Որոշ բույսեր կարող են գոյատևել ամիսներ առանց ջրի, բայց կարճատև անձրևից հետո նորից կանաչում են: Բոննի և Միչիգանի համալսարանների վերջին ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ դա պայմանավորված չէ «հրաշք գենով»։ Ավելի շուտ, այս ունակությունը գեների մի ամբողջ ցանցի հետևանք է, որոնք գրեթե բոլորն առկա են նաև ավելի խոցելի սորտերի մեջ: Արդյունքներն արդեն հայտնվել են համացանցում The Plant Journal.
Իրենց ուսումնասիրության ընթացքում հետազոտողները ուշադիր ուսումնասիրել են մի տեսակ, որը երկար ժամանակ ուսումնասիրվել է Բոննի համալսարանում՝ հարություն առնող Craterostigma plantagineum բույսը: Այն միանգամայն ճիշտ է կրում իր անունը. երաշտի ժամանակ կարելի է մտածել, որ այն մեռած է: Բայց նույնիսկ ամիսներ տեւած երաշտից հետո մի քիչ ջուրը բավական է այն վերակենդանացնելու համար։ «Մեր ինստիտուտում մենք երկար տարիներ ուսումնասիրել ենք, թե ինչպես է դա անում բույսը», - բացատրում է պրոֆեսոր դոկտոր Դորոթեա Բարթելսը Բոննի համալսարանի Բույսերի մոլեկուլային ֆիզիոլոգիայի և կենսատեխնոլոգիայի ինստիտուտից (IMBIO):
Նրա հետաքրքրությունները ներառում են գենները որոնք պատասխանատու են երաշտի հանդուրժողականության համար: Ավելի ու ավելի պարզ դարձավ, որ այս ունակությունը մեկ «հրաշք գենի» արդյունք չէ։ Փոխարենը, ներգրավված են մեծ թվով գեներ, որոնց մեծ մասը նույնպես հայտնաբերված է այն տեսակների մեջ, որոնք այնքան էլ լավ չեն հաղթահարում երաշտը:
Բույսն ունի յուրաքանչյուր քրոմոսոմի ութ օրինակ
Ընթացիկ հետազոտության ընթացքում Բարթելի թիմը Միչիգանի համալսարանի (ԱՄՆ) հետազոտողների հետ միասին վերլուծել է Craterostigma plantagineum-ի ամբողջական գենոմը: Եվ սա բավականին բարդ է. Թեև կենդանիների մեծամասնությունն ունի յուրաքանչյուր քրոմոսոմի երկու օրինակ՝ մեկը մորից, մեկը՝ հորից, Կրատերոստիգման ունի ութը: Նման «ութապատիկ» գենոմը կոչվում է նաև օկտոպլոիդ: Մենք՝ մարդիկ, ի տարբերություն, դիպլոիդ ենք։
«Գենետիկական տեղեկատվության նման բազմապատկում կարելի է նկատել շատերի մոտ բույսերի որոնք զարգացել են տակ ծայրահեղ պայմաններ», - ասում է Բարթելսը: Բայց ինչո՞ւ է այդպես։ Հավանական պատճառ. Եթե գենը առկա է երկու օրինակի փոխարեն ութ օրինակով, այն սկզբունքորեն կարելի է կարդալ չորս անգամ ավելի արագ: Ուստի օկտոպլոիդ գենոմը կարող է թույլ տալ, որ մեծ քանակությամբ անհրաժեշտ սպիտակուց արտադրվի շատ արագ: Այս ունակությունը նույնպես կարևոր է զարգացման համար երաշտի հանդուրժողականություն.
Craterostigma-ում որոշ գեներ, որոնք կապված են երաշտի նկատմամբ ավելի մեծ հանդուրժողականության հետ, ավելի են կրկնօրինակվում: Դրանք ներառում են, այսպես կոչված, ELIP-ները. հապավումը նշանակում է «վաղ լույսի ինդուկտիվ սպիտակուցներ», քանի որ դրանք արագորեն միացվում են լույսի ներքո և պաշտպանում են օքսիդատիվ սթրեսից: Դրանք հանդիպում են երաշտի դիմացկուն բոլոր տեսակների մեծ քանակությամբ:
«Craterostigma-ն ունի մոտ 200-ELIP գեներ, որոնք գրեթե նույնական են և գտնվում են տարբեր քրոմոսոմների տասը կամ քսան կրկնօրինակների մեծ կլաստերներում», - բացատրում է Բարթելսը: Երաշտին հանդուրժող բույսերը, ենթադրաբար, կարող են ներգրավվել գեների լայն ցանցի վրա, որը նրանք կարող են արագորեն վերկարգավորել երաշտի դեպքում:
Երաշտի նկատմամբ զգայուն տեսակները սովորաբար ունեն նույն գեները, թեև ավելի քիչ թվով: Սա նույնպես զարմանալի չէ. բույսերի մեծ մասի սերմերը և ծաղկափոշին հաճախ դեռևս կարողանում են բողբոջել երկար ժամանակ առանց ջրի: Այսպիսով, նրանք ունեն նաև երաշտից պաշտպանվելու գենետիկ ծրագիր: «Սակայն այս ծրագիրը սովորաբար անջատվում է բողբոջման ժամանակ և այն չի կարող նորից ակտիվանալ», - բացատրում է բուսաբանը: «Հարության բույսերում, ի տարբերություն, այն մնում է ակտիվ»:
Տեսակների մեծ մասը «կարող է անել» երաշտի հանդուրժողականությունը
Ուստի երաշտի հանդուրժողականությունը մի բան է, որը բույսերի ճնշող մեծամասնությունը «կարող է անել»։ Գեները, որոնք տալիս են այս ունակությունը, հավանաբար ի հայտ են եկել շատ վաղ էվոլյուցիայի ընթացքում: Այնուամենայնիվ, այս ցանցերն ավելի արդյունավետ են երաշտադիմացկուն տեսակների դեպքում և, ավելին, ակտիվ չեն միայն կյանքի ցիկլի որոշակի փուլերում:
Այնուամենայնիվ, Craterostigma plantagineum-ի ոչ բոլոր բջիջներն ունեն նույն «երաշտի ծրագիրը»: Դա ցույց են տվել Դյուսելդորֆի համալսարանի գիտնականները, ովքեր նույնպես մասնակցել են հետազոտությանը։ Օրինակ, երաշտի ցանցի տարբեր գեներ արմատներում ակտիվ են չորացման ժամանակ, քան տերևներում: Այս բացահայտումն անսպասելի չէ. տերևները, օրինակ, պետք է պաշտպանվեն արևի վնասակար ազդեցությունից: Դրանում նրանց օգնում են, օրինակ, ԵԼԻՊ-երը: Բավարար խոնավության դեպքում բույսը ձևավորում է ֆոտոսինթետիկ պիգմենտներ, որոնք գոնե մասամբ կլանում են ճառագայթումը: Այս բնական պաշտպանությունը հիմնականում ձախողվում է երաշտի ժամանակ: Արմատները, ի հակադրություն, չպետք է անհանգստանան արևայրուքից:
Ուսումնասիրությունը բարելավում է հասկանալը, թե ինչու են որոշները տեսակ այնքան քիչ է տառապում երաշտից: Հետևաբար, երկարաժամկետ հեռանկարում այն կարող է նպաստել այնպիսի մշակաբույսերի բուծմանը, ինչպիսիք են ցորենը կամ եգիպտացորենը, որոնք ավելի լավ են դիմակայում: երաշտ. Կլիմայի փոփոխության ժամանակ դրանք, հավանաբար, ավելի մեծ պահանջարկ կունենան, քան երբևէ ապագայում: