Klimata pārmaiņas: augi atrod veidus, kā bruņoties pret sausumu!

Klimata pārmaiņas: augi atrod veidus, kā bruņoties pret sausumu!

Sausie periodi un intensīva saules gaisma būtiski ietekmē augus, kurus apdraud pārmērīgs ūdens zudums. Pretpasākumi ietver sarežģītu bioloģisko procesu mijiedarbību. Svarīgs elements šajā kontekstā ir augu hormons abscīnskābe (ABA), ko ražo dažādos augu orgānos, piemēram, lapās, saknēs un augļos, kas nogatavojas. Tam ir izšķiroša nozīme augu atbildē uz ūdens trūkumu, aktivizējot aizsargšūnas, kas pazīstamas arī kā stomas, un mudinot tos aizvērt poras, lai taupītu ūdeni. Skaļi Heidelbergas Universitāte Cisteīna sintāzes kompleksa aktivizēšana hloroplastā veicina ABA biosintēzi un pēc tam poru slēgšanu.

Cisteīna sintāzes komplekss sastāv no diviem enzīmiem un novērtē dažādus signālus, lai aktivizētu aizsargšūnas. Šie signāli cita starpā ietver barības vielu signāla sulfātu un nelielu proteīna molekulu, kas tiek transportēta no saknes uz dzinumu, tiklīdz augsne izžūst. Turklāt spēcīga gaismas intensitāte rada noteiktu augu hormonu, kas arī ietekmē kompleksa aktivizēšanos. Pētījumu rezultāti liecina, ka vielmaiņa hloroplastos aktīvi reaģē uz stresa signāliem un kontrolē pielāgošanos vides apstākļiem.

Adaptācijas mehānismi un pētījumi augu bioloģijā

Vēl viens interesants aspekts ir īpaša Arabidopsis auga attīstība, kas spēj labāk tikt galā ar sausumu augsnē, neietekmējot augšanu. Šie sasniegumi ir īpaši svarīgi, cenšoties izstrādāt jaunas stratēģijas, lai uzlabotu kultūraugu noturību pret klimata pārmaiņu ietekmi. Pētnieciskais darbs šajā jomā tika finansēts, cita starpā, ar Vācijas Pētniecības fonda atbalstu un publicēts specializētajā žurnālā “Nature Communications”.

ABA loma augu reakcijas uz stresu regulēšanā ir labi dokumentēta. Papildus stomata aizvēršanai tas kavē augu augšanu un sēklu dīgšanu. Šīs īpašības padara to par svarīgu hormonu antagonistu, piemēram, auksīnu un giberelīnu, kas stimulē augšanu. Secinājumi par ABA ir izskaidroti klimata pārmaiņu izaicinājumu kontekstā, kur ārkārtēji laikapstākļi, piemēram, plūdi, krusa un sausums, spēcīgi ietekmē augu pielāgošanās spēju Augu izpēte.

Perspektīva turpmākajiem pētījumiem

Neskatoties uz progresu, joprojām ir daudz atklātu jautājumu par mehānismiem, ar kuriem augi uztver vides apstākļus un reaģē uz tiem. Klimata pārmaiņas liek zinātniekiem labāk izprast molekulāros komponentus, ko rada ūdens trūkums. Kādus signālus augi izmanto, lai reaģētu uz sausumu vai plūdiem? Iespējamie signāli ietver mainītus hidrauliskos parametrus un spriegojumu ksilemā.

Augu unikālā spēja aktīvi kontrolēt savu reakciju uz abiotisko stresu tiek turpināta pētīt, izmantojot progresīvas pētniecības pieejas, piemēram, genoma mēroga pētījumus un AI balstītas analīzes. Mērķis ir labāk izprast kompromisus, kas augiem jāpieņem, reaģējot uz stresu, un to, kā šie pielāgojumi var ietekmēt citus svarīgus procesus. Papildu informācija par šiem attīstības procesiem un to izaicinājumiem atrodama mājaslapā Augu izpēte.