Keř Údolí smrti přeskupuje své vnitřnosti, aby prosperoval na jednom z nejteplejších míst na Zemi
Vědci konečně objevili, jak se na jednom z nejteplejších míst na Zemi může dařit podivné pouštní rostlině. Ukázalo se, že trhavá rostlina přeskupuje své vnitřnosti, když teplota stoupá.
Kalifornské Údolí smrti často zažívá extrémní podmínky… Léto teploty často stoupají nad 120 stupňů Fahrenheita (49 stupňů Celsia) ve stínu. Většina rostlin tváří v tvář takovému horku uschne, ale jedna rostlina, Tidestromia oblongifoliaprospívá.
Nyní vědci zjistili, že tyto šedozelené kvetoucí keře rostou menšími listy a přeskupují své vnitřky, aby se jim dařilo v super horkých podmínkách. Zjistili také, že keř má nejlepší fotosyntetickou tepelnou toleranci – schopnost fotosyntézy při vysokých teplotách ze všech známých rostlin.
Výzkum byla publikována 17. listopadu v časopise Current Biology.
Změna klimatu je zvýšení globální teploty a zvýšení frekvence vln veder. Teplo je již snižují výnosy plodin pro základní potraviny, jako je pšenice a kukuřice, a vědci a úředníci ano obavy, co to znamená pro zabezpečení potravin protože teploty stále rostou.
Teplomilné rostliny, jako např T. oblongifoliamohl uchovávat tajemství, aby pomohl jiným rostlinám přežít horko a udržet jídlo na talířích lidí. „Porozumění jejich adaptacím by mohlo pomoci výzkumníkům navrhnout plodiny, prostředí a strategie řízení ke zlepšení růstu za stále častějších a déletrvajících vysokých teplot,“ spoluautor studie Seung Rheerostlinný biolog a ředitel Institutu odolnosti rostlin na Michiganské státní univerzitě, řekl Live Science.
Vědci už desítky let vědí, že je na tom něco zvláštního T. oblongifolia. Při vyšších teplotách je rychlost většiny ostatních rostlin fotosyntéza odmítne. Ale v roce 1972 to vědci ukázali T. oblongifolia‚s fotosyntéza dosáhla vrcholu při 117 F (47 °C).Aby vědci za novou studií zjistili, jak může vytrvalý přeživší pokračovat ve fotosyntéze a vzkvétat, zatímco ostatní rostliny chřadnou, shromáždili semena z Death Valley a pěstovali rostliny v růstových nádobách. Když byly rostliny staré osm týdnů, vědci je podrobili na měsíc podmínkám v Death Valley. Poté pozorovali reakce rostlin, například kolik oxidu uhličitého absorbovaly.
Během dvou dnů, T. oblongifolia zintenzivnil rychlost fotosyntézy. Po 10 dnech ztrojnásobil svou biomasu v množství listů, které byly menší než ty, které produkuje při nižších teplotách.
K opravdu překvapivé změně však došlo uvnitř závodu. Vědci zjistili, že se více rozvinula mitochondriecož jsou elektrárny – nebo baterie – uvnitř buňky. Tyto mitochondrie byly také mobilnější a schopné se pohybovat blíže k místům fotosyntézakterý se odehrává uvnitř speciálních organel zvaných chloroplasty.
„Tato rostlina pohybuje mitochondriemi, zmenšuje jejich objem, ale zvyšuje hustotu, takže kolem chloroplastů jsou koncentrovaná energetická centra.“ Andy Leighrostlinný ekolog z University of Technology Sydney v Austrálii, který se specializuje na teplomilné rostliny a nebyl zapojen do výzkumu, řekl Live Science.
V reakci na brutální teploty v Údolí smrti se také chloroplasty rostliny změnily z oválů na miskovitý tvar – něco, co bylo dříve pozorováno u řas, ale ne u rostlin, které mají ve stejné buňce mnoho chloroplastů. Vědci si nejsou jisti, jak tvar pohárku podporuje fotosyntézu a přežití.
T. oblongifolia také přepojuje jeho přepiscož je skript všech zpráv RNA, které buňka v daném čase produkuje, a označuje, které geny jsou používány nebo exprimovány. Některé z aktivních genů se zaměřily na tepelnou odezvu a systém opravy rostliny.
Rhee řekl, že dalším krokem týmu bude identifikace a charakterizace kandidátních genů, aby se dále zúžilo, jak rostlina přežívá. Ty by pak mohly umožnit výzkumníkům najít nové způsoby, jak pomoci jiným rostlinám přežít rostoucí teploty.
„Mechanismy, které vedou k teplotní citlivosti, jsou dobře známé, ale strategie k překonání těchto neefektivností se stále vyvíjejí,“ Carl Bernacchivýzkumník plodin na University of Illinois Urbana-Champaign, který nebyl zapojen do výzkumu, řekl Live Science. Nové poznatky poskytují „cestovní mapu pro potenciální překonání těchto výzev,“ řekl.
T. oblongifoliaStrategie přežití a rozkvětu při vysokých teplotách by mohly „pomoci zvýšit odolnost plodin nejen do budoucna, ale také pro části světa, které jsou v současnosti potravinově nejisté,“ dodal.
Leigh byla novým výzkumem nadšená. T. oblongifolia „Mohla fyzicky překonfigurovat svůj fotosyntetický aparát, když byly čipy mimo provoz, a zachovat fotosyntetickou funkci, když to bylo stresující. To je opravdu skvělé,“ řekla.
Leigh, který studuje teplomilné rostliny v australských spalujících pouštích, řekl, že vědci stále ještě mnoho nevědí o organismech, které přežívají v extrémních prostředích.
„Tento konkrétní druh vypadá jako plevel – opravdu podivná věc, kterou byste mohli přehlédnout,“ řekla. „Existují opravdu divné rostliny, které dělají divné věci, které by mohly být klíčem ke zlepšení našich plodin.“
