211service.com
Pret toksicitāti izturīgas kultūras
Liela daļa pasaules aramzemes satur alumīniju, kas kavē ražu. Taču jauns pētījums ir atklājis veidu, kā panākt, lai augi augtu, neskatoties uz metāla toksisko iedarbību. Kalifornijas universitātes Riversaidas augu biologu atklājums liecina, ka gēnu inženierija varētu palielināt ražu no laukiem, kas mūsdienās nav ideāli piemēroti labības audzēšanai.
Alumīnija folija: Kad alumīnijs augsnē tiek aktivizēts skābos apstākļos, tas bojā augu DNS. Atbildot uz to, parastās sakņu šūnas sadalīšanās vidū apstājas (augšējā rinda). Bet augos ar mutāciju, kas padara tos aklus pret DNS bojājumiem, sakņu šūnas turpina dalīties, apejot alumīnija aizkavējošos efektus (apakšējā rinda).
Alumīnijs ir izplatīts augsnēs — tas ir galvenā māla sastāvdaļa, taču tikai skābās augsnēs metāls veido jonu, kas var izšķīst šķidrumos un ir toksisks augiem. Tomēr skābās augsnes veido pat pusi no pasaules aramzemes, un alumīnija toksicitāte ir galvenais faktors, kas kavē ražas augšanu gandrīz 20 procentos pasaules aramaugsnes, tostarp lielās ASV teritorijās uz austrumiem no Misisipi upes un ziemeļrietumu Eiropā. .
Problēma ir tā, ka mums ir visi šie kultūraugi — kvieši, kukurūza, mieži un tā tālāk —, kas nav attīstījušies vai nav attīstījušies alumīnija toksiskās augsnēs, stāsta pētījuma vadītājs un bioķīmijas profesors. Pols Larsens saka. Viņiem nav dabiskas izturības vai tolerances pret alumīniju. Augu audzētāji strādā pie tādu celmu izstrādes, kas var labāk tikt galā ar toksisko alumīniju, taču viņi ir spējuši veikt tikai pakāpeniskus uzlabojumus, saka Larsens.
Pētījumā in Pašreizējā bioloģija Larsens un viņa kolēģe Megana Raunda ir atklājuši vienkāršu viena gēna mutāciju, kas liek augiem attīstīties, neskatoties uz alumīnija līmeni, kas parasti būtu toksisks. Larsens un Raunds atrada gēnu, ko sauc par AtATR, izķemmējot mutantus Arabidopsis , sinepju dzimtas loceklis, ko parasti izmanto augu ģenētikas pētījumos. Gēns ir saistīts ar proteīnu ģimeni, kas palīdz atrast un reaģēt uz DNS bojājumiem gandrīz visos daudzšūnu organismos.
Ir zināms, ka toksiskie alumīnija joni bojā DNS, un jaunais pētījums liecina, ka augi reaģē, pārtraucot šūnu augšanu to sakņu galos, kad tie uzkrāj pārāk daudz DNS bojājumu. Iespējams, ka augi ir attīstījuši šo reakciju, lai palīdzētu tiem vairāku paaudžu laikā tikt galā ar alumīnija toksisko ietekmi, spekulē Larsens. Taču īstermiņā tas nozīmē, ka augi ir mazāk veselīgi, panīkuši un vairāk neaizsargāti pret tādiem stresa faktoriem kā sausums.
Bet nesen identificētā mutācija inaktivē AtATR proteīnu, tāpēc šūnas nereaģē uz DNS bojājumiem, izslēdzot šūnu dalīšanos, tādējādi apejot šo kontrolpunktu, saka Larsens. Augs faktiski ir akls pret šūnā notiekošo. Tātad mutanti augi var uzturēt augstu augšanas līmeni toksiska alumīnija līmeņa klātbūtnē, pat ja tiem ir daži DNS bojājumi.
Vēl nav skaidrs, cik lielu DNS bojājumu augi saglabā, saka Larsens. Taču stratēģija varētu darboties, lai veicinātu īstermiņa izaugsmi, pat ja tā upurētu augu DNS. Lai izvairītos no DNS bojājumiem, kas uzkrājas paaudzēm, augot ar alumīniju bagātās augsnēs, lauksaimnieki varētu iegūt sēklas no mutantiem augiem, kas audzēti augsnē, kas nesatur alumīniju. Tas atspoguļotu to, kā rūpnieciski attīstīto valstu lauksaimnieki izmanto hibrīdās sēklas no lauksaimniecības uzņēmumiem, nevis saglabā savas sēklas, lai stādītu turpmākās kultūras.
Šis darbs sniedz pirmos pārliecinošos pierādījumus par mehānismu, kas izskaidro [alumīnija] toksisko ietekmi uz sakņu augšanu, saka augu biologs. Manny Delhaize no Sadraudzības Zinātniskās un rūpnieciskās pētniecības organizācijas Augu rūpniecības centra Kanberā, Austrālijā. Ir bijušas daudzas teorijas par to, kā alumīnijs aptur sakņu augšanu, un šis darbs sniedz pārliecinošus pierādījumus par iesaistīto molekulāro procesu. Delhaize saka, ka vēl viena metode, kā uzturēt augstu augšanas ātrumu, vienlaikus ierobežojot jebkādus DNS bojājumus, varētu būt augu inženierija, lai to sakņu galos izteiktu molekulas, kas inaktivētu AtATR.
Tomēr šāda mērķtiecīga pieeja var nebūt nepieciešama, apgalvo Larsens. Viņš saka, ka pat pēc mutantu augu audzēšanas uz alumīniju saturošām augsnēm vairāku paaudžu garumā nav acīmredzamas kaitīgas ietekmes uz augšanu, dzīvotspēju vai sēklu ražošanu.