• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Biologi
    Kemikalien som talar om för växter när det är dags att sova

    Mogna bananer avger gasen eten, känt som "åldrande hormonet." Kredit:Pixabay

    Var och en av oss går igenom en daglig cykel. Vi vaknar, spendera dagen med att äta, arbetar och leker, och sen sover vi. Bråka med den här cykeln genom att inte sova, gör skiftarbete, Att resa till en annan tidszon eller bo där det finns 24 timmars ljus eller mörker kan verkligen störa vårt välbefinnande och vår långsiktiga hälsa.

    De flesta växter har liknande cykler. Under dagen, små solgårdar i en växts löv "vaknar" och omvandlar solljus och koldioxid till socker genom fotosyntes, sedan på natten stängs detta system av. Många andra anläggningsprocesser följer en liknande cykel, med några mer aktiva under dagen, och några mer aktiva på natten.

    Ny forskning belyser effekterna av dessa cykler på växternas åldringsprocesser, och vice versa.

    Dag-natt-cykeln regleras av vad som kallas dygnsklockor. 2017 års Nobelpris i fysiologi eller medicin tilldelades Dr Jeffrey Hall och Dr Michael Rosbash från Brandeis University i Waltham, Massachusetts, tillsammans med Dr Michael Young, vid Rockefeller University i New York City, för deras arbete med att avslöja mekanismen bakom dygnsklockor hos fruktflugor.

    Så vad är dygnsklockor?

    Dygnsklockor är 24-timmarscykler som ansvarar för att kontrollera grundläggande biologiska funktioner i levande varelser som ämnesomsättning, blodtryck, sömn och hormonnivåer.

    Växtsignaleringsforskaren Dr Mike Haydon, från School of BioSciences vid University of Melbourne, säger sedan upptäckterna av Drs Hall, Rosbash och Young, det har gjorts mycket forskning om hälsoeffekterna av störningar på våra dygnsklockor när vi åldras.

    "Vi vet att klockan ändras när vi åldras, och det har varit inblandat i metabola sjukdomar som diabetes och fetma. Dock, vi vet inte mycket om hur klockan påverkar åldrande hos växter, " säger Dr Haydon.

    Klockaktivitet i Arabidopsis visualiserad av en klockgen sammansmält med Firefly Luciferase-genen. Kredit:Laboratory of Plant Physiology

    I växter, forskning har visat att miljösignaler som temperatur och solljus reglerar dygnscykler. Dock, placera en växt i ett mörkt skåp, och många av dessa dag-natt-processer fortsätter. Men hur? Forskare som Dr Haydon är fascinerade av detta mysterium.

    "De tidigaste rapporterade experimenten som visar dygnsrytmer i totalt mörker gjordes i växter på 1700-talet, " han säger.

    "Dessa biologiska rytmer har utvecklats flera gånger, i växter, djur och andra organismer, så de är helt klart viktiga."

    Vanligt gammalt socker, eller sackaros, spelar en roll.

    "I människor, vi vet att vår dygnsrytm kan påverkas av när vi äter, och i växter är det samma, säger Dr Haydon.

    "För några år sedan visade mina kollegor och jag att sackaros (som produceras genom fotosyntes) krävs för att upprätthålla dygnsrytmen i mörker.

    "Vi fann då att i kontinuerligt ljus, socker kan förkorta dygnsrytmen, och dessa typer av återkopplingsslingor hjälper växter att upprätthålla den ideala cykeln.

    "Men vi förstod inte riktigt mekanismen bakom detta."

    Växternas dygnsrytm fortsätter, även när de placeras i ett mörkt skåp. Kredit:Rowan Heuvel/Unsplash

    Ange eten

    Eten, känt som "åldrande hormon", produceras vanligtvis av växter och är mest känd för att främja fruktmognad, men det har också viktiga roller i tillväxt och svar på patogener eller andra påfrestningar.

    Växter frigör eten som en gas, Det är därför du lägger en gul banan bredvid en avokado kan hjälpa den att mogna snabbare.

    "Etengas är ett sätt för växter att kommunicera med varandra, säkerställa, till exempel, alla frukter mognar samtidigt, säger Dr Haydon.

    Medan man utforskar generna och proteinerna som reglerar dygnsklockan i Arabidopsis (en liten blommande växt relaterad till kål och senap), ett forskningssamarbete ledd av Dr Haydon och professor Alex Webb vid universiteten i Melbourne, Cambridge och York upptäckte att eten är en av nycklarna till att upprätthålla växtens dygnsrytm.

    Arbetet finansierades av UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council och publiceras i tidskriften Plant Physiology.

    "Vi visste att etenproduktion följer dag-natt-cykeln, men vi visste inte att det också matas in för att hjälpa till att reglera denna cykel, säger Dr Haydon.

    "Det finns ett väldefinierat nätverk av receptorproteiner och transkriptionsfaktorer som förmedlar etylensignalering i växter. Denna etylensignalväg främjar dygnsrytmer genom att verka på de klockreglerande generna, GIGANTEA, som också regleras av socker.

    Forskare använde Arabidopsis för att undersöka etylens roll i växternas cirkardiska rytmer. Kredit:Wikimedia

    "Vi fann att eten minskade dygnsperioden, men denna effekt blockerades av socker."

    De andra klockorna

    Dygnsklockor reglerar växternas 24-timmarscykler, men Dr Haydon säger att det finns andra "klockor" som svarar på längre tidsskalor, som säsongsbetonade cykler, och dessa långvariga åldrandeprocesser, som är starkt påverkade av eten, kan påverkas av störningar på dygnsklockorna.

    "Genom att manipulera dessa kan vi finjustera utvecklingshastigheterna för att optimera skörden eller hållbarheten, " han säger.

    "Bananer, till exempel, skärs grönt för att minska skador under transport och skickas sedan runt om i världen. När de väl når sin destination, de sprayas ofta med eten för att mogna dem.

    "Tidigare forskning har visat att grönsaker och frukter beror på deras dygnsrytm även efter skörd, säger Dr Haydon.

    Så detta väcker frågan, ska vi förvara vår frukt och grönsaker i kylen, eller ska vi låta dem behålla sina naturliga dag-nattcykler ute på köksbänken?

    Dr Haydons råd är att lämna frukt och grönsaker utanför kylen.

    "Även efter att de är skurna, dina grönsaker är fortfarande levande växtceller. De hålls bäst så fräscha och så nära sin naturliga miljö som möjligt."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com