211service.com
Toksiškumui atsparios kultūros
Didžiojoje pasaulio pasėlių dalyje yra aliuminio, kuris stabdo derlių. Tačiau naujame tyrime buvo atrastas būdas, kaip augalus užaugti, nepaisant toksiško metalo poveikio. Kalifornijos universiteto Riversaido augalų biologų atliktas atradimas rodo, kad genų inžinerija gali padidinti derlių laukuose, kurie šiandien nėra idealūs javai auginti.
Aliuminio folija: Kai aliuminis dirvožemyje suaktyvėja rūgštinėmis sąlygomis, jis pažeidžia augalų DNR. Reaguodamos į tai, normalios šaknų ląstelės sustoja dalijimosi viduryje (viršutinė eilutė). Tačiau augaluose su mutacija, dėl kurios jie apakina DNR pažeidimus, šaknų ląstelės dalijasi, aplenkdamos aliuminio stabdymą (apatinė eilutė).
Aliuminis yra paplitęs dirvožemyje – jis yra pagrindinė molio sudedamoji dalis, tačiau tik rūgščioje dirvoje metalas sudaro jonus, kurie gali ištirpti skysčiuose ir yra toksiški augalams. Tačiau rūgštus dirvožemis sudaro net pusę pasaulio pasėlių, o aliuminio toksiškumas yra pagrindinis veiksnys, stabdantis pasėlių augimą beveik 20 procentų pasaulio ariamųjų dirvožemių, įskaitant didelius JAV plotus į rytus nuo Misisipės upės ir šiaurės vakarų Europą. .
Problema ta, kad mes turime visus šiuos pasėlių augalus – kviečius, kukurūzus, miežius ir t. t. – kurie neatsirado ir neišsivystė aliuminiui toksiškose dirvose, sako tyrimo vadovas ir biochemijos profesorius. Paulas Larsenas sako. Jie neturi natūralaus atsparumo ar tolerancijos aliuminiui. Augalų selekcininkai dirba kurdami padermes, kurios galėtų geriau susidoroti su toksišku aliuminiu, tačiau jiems pavyko tik laipsniškai patobulinti, sako Larsenas.
Tyrime, esančiame Dabartinė biologija Larsenas ir jo kolegė Megan Rounds atskleidė paprastą vieno geno mutaciją, dėl kurios augalai klesti, nepaisant aliuminio kiekio, kuris paprastai būtų toksiškas. Larsenas ir Roundsas rado geną, vadinamą AtATR, šukuodami per mutantus Arabidopsis , garstyčių šeimos narys, dažniausiai naudojamas augalų genetikos tyrimuose. Genas yra susijęs su baltymų šeima, padedančia rasti ir reaguoti į DNR pažeidimus beveik visuose daugialąsčiuose organizmuose.
Yra žinoma, kad toksiški aliuminio jonai pažeidžia DNR, o naujas tyrimas rodo, kad augalai reaguoja sustabdydami ląstelių augimą savo šaknų galiukuose, kai jie sukaupia per daug DNR pažeidimų. Larsenas spėja, kad augalai galėjo sukurti šį atsaką, kad padėtų jiems per kartas susidoroti su toksišku aliuminio poveikiu. Tačiau trumpuoju laikotarpiu tai reiškia, kad augalai yra mažiau sveiki, sustingę ir labiau pažeidžiami streso veiksnių, tokių kaip sausros.
Tačiau naujai nustatyta mutacija inaktyvuoja AtATR baltymą, todėl ląstelės nereaguoja į DNR pažeidimus nutraukdamos ląstelių dalijimąsi ir taip apeinant tą kontrolinį tašką, sako Larsenas. Augalas veiksmingai aklas tam, kas vyksta ląstelėje. Taigi mutantiniai augalai gali išlaikyti aukštą augimo lygį esant toksiškam aliuminio kiekiui, net jei jie patiria tam tikrą DNR pažeidimą.
Dar neaišku, kiek DNR žalos augalai išlaiko, sako Larsenas. Tačiau strategija galėtų paskatinti trumpalaikį augimą, net jei ji paaukotų augalų DNR. Siekiant išvengti DNR pažeidimų, kurie kaupiasi per kelias kartas auginant aliuminio turinčiame dirvožemyje, ūkininkai galėtų gauti sėklų iš mutantinių augalų, auginamų dirvoje be aliuminio. Tai atspindėtų tai, kaip pramoninių šalių ūkininkai naudoja hibridines žemės ūkio verslo sėklas, o ne taupo savo sėklas tolimesnėms augalų kartoms sodinti.
Šis darbas yra pirmasis įtikinamas mechanizmo, paaiškinančio toksinį [aliuminio] poveikį šaknų augimui, įrodymas, sako augalų biologas. Manny Delhaize Sandraugos mokslo ir pramonės tyrimų organizacijos augalų pramonės centro Kanberoje, Australijoje. Buvo daug teorijų apie tai, kaip aliuminis stabdo šaknų augimą, ir šis darbas pateikia įtikinamų įrodymų apie dalyvaujantį molekulinį procesą. Delhaize'as teigia, kad kitas būdas išlaikyti aukštą augimo greitį, tuo pačiu apribojant bet kokį DNR pažeidimą, gali būti augalų inžinerija taip, kad jų šaknų galiukai išreikštų molekules, kurios inaktyvuotų AtATR.
Tačiau toks tikslinis požiūris gali būti nereikalingas, tvirtina Larsenas. Jis sako, kad net keletą kartų auginus mutantinius augalus aliuminio turinčiose dirvose, nėra akivaizdaus žalingo poveikio augimui, gyvybingumui [ar] sėklų gamybai.