Ang mga halaman ay napakahaba, yumuyuko upang payagan ang pagpasok ng sikat ng araw sa bawat isa sa kanilang mga dahon. Sa kabila ng pagmamasid sa hindi pangkaraniwang bagay na ito sa loob ng maraming siglo, hindi ito lubos na nauunawaan ng mga siyentipiko. Ngayon natuklasan ng mga siyentipiko sa Salk Institute na ang dalawang salik ng halaman - ang protina na PIF7 at ang growth hormone na auxin - ay mga nag-trigger na nagpapabilis sa paglaki kapag ang mga halaman ay nasa lilim at nakalantad sa mataas na temperatura sa parehong oras. opisyal na website ng institute.
Ang mga natuklasan, na inilathala sa journal Nature Communications noong Agosto 29, 2022, ay tutulong sa mga siyentipiko na mahulaan kung paano tutugon ang mga halaman sa pagbabago ng klima at tataas ang mga ani sa kabila ng pag-init ng mundo na nakakapinsala sa mga pananim.
"Sa ngayon, nagtatanim kami ng mga pananim sa isang partikular na density, ngunit ang aming mga resulta ay nagpapahiwatig na kakailanganin naming babaan ang density na iyon upang ma-optimize ang paglago ng halaman habang nagbabago ang klima," sabi ng senior author na si Propesor Joanne Chory, direktor ng Salk Institute's Plant Molecular at Cell Biology Laboratory at Howard, mananaliksik sa Hughes Medical Institute. "Ang pag-unawa sa molekular na batayan kung paano tumutugon ang mga halaman sa liwanag at temperatura ay magbibigay-daan sa amin na ayusin ang density ng pagtatanim upang makagawa ng pinakamahusay na mga ani."
Sa panahon ng pagtubo, ang mga punla ay mabilis na nagpapahaba ng kanilang mga tangkay upang masira ang lupa at makuha ang sikat ng araw sa lalong madaling panahon. Karaniwan, ang tangkay ay nagpapabagal sa paglaki nito pagkatapos ng pagkakalantad sa sikat ng araw. Ngunit ang tangkay ay maaaring mabilis na humaba muli kung ang halaman ay nakikipagkumpitensya sa mga nakapaligid na halaman para sa sikat ng araw o pinapataas ang distansya sa pagitan ng mainit na lupa at mga dahon ng halaman bilang tugon sa tumataas na temperatura. Habang ang parehong mga kondisyon sa kapaligiran - pagtatabing at mataas na temperatura - ay nagpapasigla sa paglaki ng tangkay, binabawasan din nila ang mga ani.
Sa pag-aaral na ito, inihambing ng mga siyentipiko ang mga halaman na tumutubo sa lilim at mainit na temperatura nang sabay - mga kondisyon na gayahin ang mataas na densidad ng pagtatanim at pagbabago ng klima. Ginamit ng mga siyentipiko ang modelong halaman na Arabidopsis thaliana, gayundin ang kamatis at malapit na kamag-anak ng tabako, dahil interesado silang makita kung ang lahat ng tatlong uri ng halaman ay pantay na apektado ng mga kondisyong ito sa kapaligiran.
Sa lahat ng tatlong uri ng hayop, natuklasan ng pangkat ng mga mananaliksik na ang mga halaman ay tumaas nang husto nang sabay nilang sinubukang iwasan ang lilim na nilikha ng mga kalapit na halaman at nalantad sa mas mataas na temperatura. Sa antas ng molekular, natuklasan ng mga mananaliksik na ang PIF7 transcription factor, isang protina na tumutulong sa pag-on at off ng mga gene, ay nakatulong sa pagpapalakas ng paglaki. Nalaman din nila na ang mga antas ng auxin, isang growth hormone, ay tumaas kapag ang mga pananim ay nakakita ng mga kalapit na halaman, na nag-promote ng paglago bilang tugon sa sabay-sabay na mas mataas na temperatura. Ang synergistic na PIF7-auxin pathway na ito ay nagpapahintulot sa mga halaman na tumugon sa kanilang kapaligiran at umangkop sa paghahanap ng pinakamahusay na lumalagong mga kondisyon.
Ang isang kaugnay na kadahilanan ng transkripsyon, ang PIF4, ay pinasigla din ang pagpapahaba ng stem sa mataas na temperatura. Gayunpaman, sa isang kumbinasyon ng lilim at mataas na temperatura, ang kadahilanan na ito ay hindi na gumaganap ng isang mahalagang papel.
"Kami ay nagulat nang makita na ang PIF4 ay hindi gumaganap ng isang mahalagang papel dahil ang mga nakaraang pag-aaral ay nagpakita ng kahalagahan ng salik na ito sa mga kaugnay na sitwasyon ng paglago," sabi ng unang may-akda ng pag-aaral na si Yogev Burko, isang research fellow sa Salk Institute at isang associate professor sa the Organisasyon para sa Pananaliksik sa Agrikultura sa Israel Volcanoes Institute. "Ang katotohanan na ang PIF7 ay ang nangingibabaw na driver ng paglago para sa halaman na ito ay isang tunay na sorpresa. Sa bagong kaalamang ito, umaasa kaming maaayos ang tugon ng paglago ng iba't ibang pananim upang matulungan silang umangkop sa pagbabago ng klima."
Naniniwala ang mga mananaliksik na may isa pang kadahilanan na natuklasan pa na nagpapalaki sa epekto ng PIF7 at auxin. Inaasahan nilang tuklasin ang hindi kilalang kadahilanan na ito sa mga pag-aaral sa hinaharap. Pag-aaralan din ng lab ni Berko kung paano ma-optimize ang pathway na ito sa mga pananim.
"Ang mga temperatura sa mundo ay tumataas, kaya kailangan namin ng mga pananim na pagkain na maaaring lumago sa mga bagong kondisyon na ito," sabi ni Chori, co-leader ng Salk Plant Use Initiative at Howard H. at Maryam R. Newman Chair ng Plant Biology. "Natukoy namin ang mga pangunahing salik na kumokontrol sa paglago ng halaman sa mataas na temperatura, na tutulong sa amin na mapalago ang mas produktibong mga pananim upang pakainin ang mga susunod na henerasyon."