füst
Posted by razor | Filed under Bioinformatika
Második kutatási témám, és leírása laikusoknak, amiből értékelhető eredmények születtek, sőt már a Nature is visszadobott egy cikket, a füst növényekre, és azok csírázására, növekedésére gyakorolt hatásával foglalkozik.
Az égő növényi anyagból felszabaduló füst környezeti szignálként értelmezhető, amelyre bizonyos növények jobban, mások kevésbé reagálnak. A legjobban reagáló növények és növénytársulások közé tartozik a dél-afrikai fynbos, a nyugat-ausztrál kwongan, vagy a kaliforniai chaparral. A növénnyel vagy maggal érintkező füstnek és az úgynevezett füstvíznek is hasonló hatása van, serkentik a csírázást és növelik a csíranövény vigorát. Több olyan növény is van, amelyek annak ellenére reagálnak, hogy nem a fentebb felsorolt társulásokból származnak.
A füstből sikerült elkülöníteni egy butenolid (3-methyl-2H-furo[2,3-c]pyran-2-one) nevű aktív hatóanyagot, habár valószínűleg még több aktív komponens létezik, amelyek egymást modulálják, segítik, vagy akadályozzák.
Mivel a füst és aktív komponense hatásának molekuláris háttere ismeretlen, a cél ennek felderítése volt. A folyamatok tisztázása a csírázás általános mechanizmusának megértésében is segítséget nyújthat.
A kísérleti növény a kukorica volt, amely fontos gazdasági növény, nagy biotechnológiai potenciállal is rendelkezik, és komoly stresszhatásoknak lehet kitéve. Ez utóbbi esetben igen fontos lehet a csírázó növény vigorának növelése, amelyre kézenfekvő, olcsó, és a manapság divatos fenntartható/zöld mezőgazdaságban felhasználható megoldás lehetne a füst hatóanyaga (ha nem kerülne csillagászati összegbe egy új hatóanyag/termék engedélyeztetése).
A kísérletek részleteivel most nem untatnék senkit, legyen elég annyi, hogy microarray segítségével meghatároztuk azokat a géneket, amik a kontroll növényhez képest máshogy fejeződnek ki egy füstvízzel, vagy butenoliddal kezelt növényben. Úgy tűnik, hogy e gének sokszor különféle stresszmechanizmusokkal (hideg, szárazság, só, hő, sebzés), azokkal szembeni védekezéssel hozhatók kapcsolatba, talán ennek köszönhető a megnövel vigor is. Az eredményeket két másik bioinformatikai elemzés is megerősítette, ahol a gének szabályozó régióit, vagy az annotációjukat vizsgáltuk. Itt is jellemző volt a stresszhez kapcsolható szabályozó elemek és leírások/fogalmak felbukkanása.
Vilmos Soós, Endre Sebestyén, Angéla Juhász, János Pintér, Marnie E. Light, Johannes Van Staden and Ervin Balázs (2009) Stress-related genes define essential steps in the response of maize seedlings to smoke-water. Functional & Integrative Genomics Volume 9, Number 2, Pages 231-242; doi:10.1007/s10142-008-0105-8
Tags: csírázás, füst, genomika, microarray, növények
August 5th, 2009 at 11:39
Ha ezek a fiziológiás folyamatok megnövelik a csíranövény vigorát (életképességét?), akkor az egy jó dolog. De füst nélkül mégsem történik meg, tehát biztosan van valami hátulütője is. Ha nem lenne, akkor alapból így csíráznának, nem igaz? Szóval van valami ötlet/elmélet arra, hogy milyen hátrányai vannak annak, ha ezek a védekező-erősítő mechanizmusok aktiválódnak?
August 5th, 2009 at 14:28
Nekem (nekünk) az a tippem, hogy a rendszeresen leégő növénytársulásoknál a füst valamelyik aktív komponensére van egy receptor, vagy anyagcsereútvonal, stb, ami beindítja a csírázást, miután elvonult a tűz, és kezdődhet a verseny az erőforrásokért.
A nem ilyen társulásokban lévő növényeknél ez a receptor/útvonal talán nem ilyen központi szerepű, esetleg csak valami közös ős van meg, ami a leégő növényeknél tovább evolválódott, viszont itt is bele tud nyúlni a butenolid ezeken keresztül valamilyen mértékben a rendszerbe, és valószínűleg valami központi(bb) szerepű transzkripciós faktoron, környezeti szignálokat integráló fehérjén keresztül indít be többféle folyamatot.
A leégő társulásoknál a tűz elvonulás után talán fontos a gyors, erőteljes növekedés, mivel hirtelen felszabadultak bizonyos erőforrások. Egyéb növénytársulásoknál nem a füstre, mint szignálra vannak kihegyezve ezek a válaszok.