Feltárták, hogyan kommunikálnak a növények a fénnyel

Mutáns növények fénytörése: váratlan felfedezés

Az Arabidopsis (lúdfű) mutánsait vizsgálva a kutatók olyan példányokat találtak, amelyek nem tudtak előállítani egy kulcsfontosságú flavonoid enzimet. Ezek a növények bizonyos fényviszonyok között csenevészek lettek, míg más példányok egészségesek maradtak. A problémát a naringenin-kalkon (NGC, naringenin chalcone) nevű molekula okozta, amely normális esetben a flavonoid-anyagcserében csak átmenetileg fordul elő, de az enzimhiányos mutánsokban felhalmozódott a sejtekben.

A további kísérletek során kiderült, hogy azok a növények maradtak épek, amelyekben egy meghatározott, UVR8 nevű gén is „hibás” volt. Az UVR8 fehérje egy speciális fotoreceptor – az a feladata, hogy érzékelje az UV-B (ultraibolya) fényt. Ám ebben az esetben az NGC közvetlenül fizikai kapcsolatba lépett az UVR8-tal, és akkor is aktiválta azt, amikor nem volt jelen UV-fény.

A mesterséges intelligencia számára is új növényi „színház”

Egeret a színházban: eddig úgy hittük, hogy az UVR8 csak akkor működik, ha eljön a „felvonás” – vagyis amikor UV-B fény éri a növényt. Most viszont a „színfalak mögötti” csapattag, az NGC képes volt saját magától elindítani a „darabot,” vagyis a fényjel hiányában is beindítani fejlődési folyamatokat a növényben. Ennek ellenére nem minden növény reagált ugyanúgy: csak az UVR8-gén hibás változatai mutattak ellenállóságot az NGC felhalmozódásával szemben.

Az MSU kutatói közül volt, aki húsz évvel ezelőtt fedezte fel ezt a speciális fotoreceptort, de olyan keresztreakciót, amikor egy anyag közvetlenül „átprogramozza” a fényérzékelőt, eddig még sosem tapasztaltak.

Út a strapabíró szupernövények felé

Ennek fényében a felfedezés teljesen új távlatokat nyit a növénynemesítésben. Ha képesek vagyunk „átírni” a növények fényérzékelését és bizonyos metabolitok termelését, olyan haszonnövényeket lehet majd létrehozni, amelyek fényhiányos vagy extrém környezetben is jól teljesítenek, illetve hatékonyabban ellenállnak a kórokozóknak.

Fontos megjegyezni, hogy a növények nemcsak végtermékként vagy védekező vegyületként használhatják ezeket a kis molekulákat, hanem finomhangoló jelzőként is. Az új eredmények szerint a növények fejlődési és növekedési reakcióit ez a bonyolult biokémiai eszköztár úgy támogatja, hogy egyszerre foglalja magában az anyagcsere-állapot és a környezeti hatások „üzeneteit”.

2025, adminboss, phys.org alapján