XNUMXつの出版物で、ユトレヒトの生物学者と国際的な同僚は、植物が暖かさに適応するために使用するプロセスについて説明しています。 発見は、植物が次善の高温の下でどのように最適に機能するかについての洞察を提供します。 それはまた、植物の成長を制御し、それらを地球温暖化に対してより抵抗力のあるものにするための足がかりを提供する可能性があります。 研究者たちは、その結果をThe Plant Journal and NatureCommunicationsに発表しています。
砂漠のホッキョクグマ
しかし、多くの植物種は、より高い温度に対処する方法を開発しました。 「動物とは異なり、多くの植物は暖かさやその他の環境要因に応じて体型を適応させることができます」と、ユトレヒト大学に所属し、両方の出版物に寄稿した研究者のマルティン・ファン・ザンテンは言います。 「動物はまったく別の話です。 簡単に言えば、砂漠にホッキョクグマを置くと、厚い毛皮のコートを着たホッキョクグマのように見えます。 しかし、植物がより暖かい条件で成長する場合、それはそれに応じてその体型を適応させます。 このようにして、植物はこれらの不利な条件下で最適に機能しようとします。」
コンパクトからオープンプラントフォームまで
多くの植物種は、茎や葉の形を適応させて、高温に対する耐性を高めることができます。 これは、多くの植物生物学者がお気に入りの植物モデルと見なしているシロイヌナズナ(Arabidopsisthaliana)にも当てはまります。 寒い条件では、これらの植物はコンパクトで、葉が地面に近くなります。 気温が上がると、より開いた姿勢になります。 たとえば、葉はより直立します。 これにより、太陽からの直接放射が大幅に減少します。 さらに、葉の茎が伸び、より多くの風が葉を通過して熱を放散できるようになります。
望ましいおよび望ましくないストレッチ
しかし、作物や(切り花)では、この種のストレッチは望ましくないことがよくあります。 ストレッチは製品の品質を妨げる可能性があるため、栽培者はこれらの変化を制御したいと考えています。 「しかし同時に、気候変動に起因する高温に対して作物をより耐性にするために適応が必要です。 それは長期的に生産を維持するために必要です」とヴァンザンテンは言います。
植物をより気候耐性にする
「多くの栽培作物は、高温にうまく反応する能力を失っています」とヴァンザンテンは言います。 「さまざまな作物で、ブリーダーは主に他の形質に焦点を合わせていたため、家畜化と育種の過程で姿を消しました。」
気候変動が気温を上昇させる中、Van Zantenは、植物をより気候耐性にする必要性が高まっていると述べています。 「これには、植物が高温にどのように対処するかについての知識が必要です。 彼らはどのようにして彼らが受け取る温度信号を成長適応に変換するのでしょうか? 植物が次善の温度に適応する分子メカニズムを研究することで、育種を通じて作物の構造を調整するツールが可能になります。」
分子メカニズムが熱姿勢をオンにする
高温に適応しなくなったシロイヌナズナは、特定の化学物質にさらされるとその能力を取り戻すことができます。 これは、ヴァンザンテンが率いる国際的な研究チームによって発見されました。 チームは、高温に適応しなくなったシロイヌナズナの突然変異体で多数の物質をテストしました。 彼らは、低温であっても、若い植物の高温への適応を「スイッチオン」できる分子を発見しました。
研究者たちはこの化合物を「Heatin」と呼んでいます。 分子を化学的に修飾し、どのタンパク質が加熱に結合できるかを研究することにより、彼らはニトリラーゼと呼ばれるタンパク質のグループを発見しました。 同定されたサブグループは、キャベツおよびシロイヌナズナを含む関連種でのみ発生することが知られています。
生物学者は、植物育種会社と協力して、実際にキャベツの種が加熱に反応することを発見しました。 彼らはまた、ニトリラーゼが高温への適応に必要であることを発見しました。これはおそらく、それらがよく知られている成長ホルモンであるオーキシンの産生を可能にするためです。 研究者たちはこの発見をThePlantJournalに発表しました。
高温適応のための新しい経路
Heatinの結果の公開は、今日のNatureCommunicationsでの別の公開と一致しています。 その研究はベルギーのVIB研究所の科学者によって主導され、ヴァンザンテンも関わっていました。 チームは、植物がより暖かい環境に適応する方法を調節する、これまでに説明されていないタンパク質を発見しました。 このタンパク質はMAP4K4 / TOT3と名付けられ、TOTは温度のターゲットを意味します。
注目すべきことに、TOT3主導のプロセスは、生物学者がこれまで植物の暖かさの適応に関連付けてきた他のすべてのシグナル伝達経路からほとんど独立しています。 さらに、TOT3による適応は、植物を照らす光の量と組成に依存しているようには見えません。
ヴァンザンテン:「植物が光の組成の変化や高温に成長を適応させる分子メカニズムには、かなりの重なりがあります。 TOT3により、植物が光を処理する方法を妨げることなく、高温下での成長を制御できる要素が手元にあります。」
幅広いアプリケーション
「それをさらに面白くしているのは、TOT3がシロイヌナズナと小麦の両方で高温下での成長適応において同様の役割を果たしていることです」とVanZantenは言います。 これらのXNUMXつの種は遺伝的に互いに完全に分離されています。 そのため、幅広いアプリケーションに大きな可能性をもたらします。」
成長阻害剤の代替
最終的に、TOT3の発見とニトリラーゼの役割は、気候変動によって気温が上昇した場合でも、十分な作物を育て続けるのに役立ちます。 この発見は、植物の成長を阻害するために現在よく使用されている化学物質の代替品を開発する機会も提供します。 一例として、ヴァンザンテンは、温度変動に非常に強く反応する切り花について言及しています。 したがって、花卉園芸では、植物を美しくコンパクトに保つために多くの成長阻害剤が使用されます。
「たとえば、チューリップを購入した瞬間、まだ短い茎があります」とヴァンザンテンは言います。 「しかし、あなたの家に数日滞在した後、彼らは花瓶の端にぶら下がっています。 室内の温度が高くなると、植物が伸び、最終的にはしなやかになり、曲がります。 新しい知識が、高温下で伸びが少ない新しい花の品種の選択に貢献することを願っています。 このようにして、有害な成長阻害剤の使用を減らすことができます。」
詳細については:
ユトレヒト大学
www.uu.nl