UC Riverside'i teadlased on märkimisväärselt edendanud võidujooksu, et kontrollida taimede reageerimist temperatuuridele kiiresti soojeneval planeedil. Selle läbimurde võtmeks on miRNA, molekul, mis on ligi 200,000 XNUMX korda väiksem kui juuksekarva laius.
Temperatuuri mõõduka tõusu korral kasvavad taimed kõrgemaks, et vältida kuuma pinnast ja saada värskemat õhku. Ajakirjas avaldatud oluline uuring Nature Communications näitab, et selle kasvu jaoks on vaja mikroRNA-d või miRNA-d. Uuring tuvastab ka, milline miRNA molekulid— enam kui 100 võimaluse hulgast — on need kõige olulisemad.
"Leidsime, et ilma miRNAta ei kasva taimed isegi siis, kui temperatuuri tõstame, isegi kui kasvuhormoone on lisatud," ütles UCR botaanikaprofessor ja uuringu kaasautor Meng Chen.
RNA on nukleiinhape, mis esineb kõigis elusrakud, ja selle roll on toimida sõnumitoojana, mis kannab raku DNA-st juhiseid erinevate valkude loomiseks. MikroRNA on vajalik ka bioloogiliste rakkude tervislikuks arenguks. See on loodud seonduma konkreetse RNA sihtmärgiga ja takistama sellel sihtmärgil looma seda, milleks see oli mõeldud.
"MiRNA inhibeerib oma sihtmärk-RNA tootmist, indutseerides selle sihtmärgis lõhustumist või inhibeerides selle sihtmärk-RNA translatsiooni teiseks valguks," ütles UCR botaanikaprofessor ja uuringu kaasautor Xuemei Chen.
Xuemei Cheni labor UCR-is aitas avastada taimedes miRNA-d. Meng Cheni labor tuvastas varem komponendid, mis on seotud taimede temperatuuritundlikkuse varases staadiumis. Kaks teadlaste rühma ühendasid jõud, et teada saada, kas miRNA, mis on nii oluline teistes eluvormid, mängib rolli ka taimede temperatuurireaktsioonides.
Selle katse jaoks uurisid teadlased ainult kerget temperatuuri tõusu, 21-27 kraadi Celsiuse järgi. Võrdluseks, toatemperatuur on keskmiselt umbes 20 C. „Me ei vaadanud stressireaktsioone. Tahtsime uurida temperatuuriandurit, tõstmata seda tasemele, mis tapaks taimed, ”ütles Meng Chen.
Teadlased võtsid sinepi ja kapsaga seotud väikese õistaime Arabidopsise ning uurisid mutantseid vorme, millel oli väga madal miRNA tase. Ilma miRNA-ta ei saaks mutantne Arabidopsis reageerida temperatuurimuutusele, kasvades nii, nagu oleks pidanud.
Seejärel tegid nad geneetikakatse. "Küsisime, kas saaksime teha täiendavaid mutatsioone mutantsele Arabidopsisele, mis on puudulik miRNA-de valmistamisel, ja taastada nende võime temperatuuri tajuda," ütles Xuemei Chen. Teine katse töötas "täiuslikult," ütles ta, ja see paljastas geeni, mis vastutab miRNA taseme taastamise ja taime soojustundlikkuse eest.
Järgmisena seisis meeskond silmitsi väljakutsega temperatuurireaktsiooniga seotud täpse miRNA otsimisel. Arabidopsis toodab 140 miRNA molekuli. Teadlased eeldasid, et vastutavate molekulide tase tõuseb temperatuuri tõustes, kuid see ei juhtunud nii.
Tuletades meelde, et miRNA seondub sihtmärk-RNA molekulidega ja lülitab need välja, uuris meeskond selle asemel sihtmärk-RNA molekulide tasemeid, mis olid algses mutantses Arabidopsise taimes ja nende loodud teises mutantses taimes erinevad.
"Seda vaadates leidsime, et 14 miRNA sihtmärgid on muutunud ja sihtmärkide kõrval leidsime ka miRNA, " ütles Xuemei Chen.
Olles tuvastanud õiged miRNA molekulid, pani meeskond lõpuks kokku tervikliku pildi temperatuurireaktsioonist. See hõlmab kahte olulist osa: molekule, mis tajuvad temperatuuri, ja auksiini, hormooni, mis võimaldab reageerida tajutule, soodustades taimede kasvu.
"Anduri ja reageerija vahel on miRNA. Ilma selleta tunnevad taimed soojust, kuid ei suuda sellele kasvades reageerida. See on väravavaht, mis võib sulgeda või lubada tehastel keskkonnatemperatuuri muutustega toime tulema, ”ütles Meng Chen.
Nende katsete käigus leidis meeskond, et miRNA on vajalik ka taimede reageerimiseks naabertaimedelt peegelduvale varjule.
"Meie avastus ühendas punktid kolme elemendi vahel, mida leidub kõigis taimedes, mis on võtmetähtsusega taime vastused oma keskkonda," ütles Meng Chen. "See hõlmab andureid, mis jälgivad temperatuuri ja valguse muutusi, hormoone, mis juhivad taimede kasvu, ja miRNA-d, mis kontrollivad taimede arengut."
Teadlased loodavad, et nende tulemusi saab kasutada saagikuse suurendamiseks, kui kliima muutub.
"Võimalik, et me kasutame seda taimede reageeringute muutmiseks kohalikele temperatuur ja valgustingimusi ning kontrollida nende kasvu erinevates keskkondades, ”ütles Meng Chen.