پروتئین گیاهی که ردیاب دود است

به گزارش پایگاه خبری “ججین” به نقل از وب‌سایت رسمی “دانشگاه کالیفرنیا، دیویس”(UC Davis)، آتش‌سوزی‌های جنگلی، ویرانگر هستند اما می‌توانند با پاکسازی پوشش گیاهی موجود و فراهم کردن امکان رشد گیاهان جدید، زندگی جدیدی را به ارمغان بیاورند. بسیاری از گیاهانی که در مناطق مستعد آتش قرار گرفته‌اند، در واقع برای جوانه زدن بذرها، به قرار گرفتن در معرض آتش نیاز دارند. دانشمندان در دهه گذشته، یک پروتئین گیرنده را کشف کردند که می‌تواند مولکول‌هایی موسوم به “کارریکین‌ها”(karrikins) را در دود مواد گیاهی سوخته تشخیص دهد. این پروتئین ردیاب دود که “KAI2” نام دارد، سیگنال‌های مولکولی را آغاز می‌کند که جوانه‌زنی بذرها را سرعت می‌بخشند.

نکته عجیب این است که پروتئین‌های KAI2، در انواع مختلفی از گونه‌های گیاهی که در مناطق مستعد آتش‌سوزی وجود ندارند نیز ظاهر می‌شوند. گروهی از پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، دیویس به سرپرستی پروفسور “نیتزن شابک” (Nitzan Shabek)، استاد بخش زیست‌شناسی گیاهی و “آنجلیکا گوئرسیو”(Angelica Guercio)، دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد این دانشگاه، گیرنده‌های مورد نظر را در گیاه نخود فرنگی بررسی کرده‌اند و نشان داده‌اند که آنها در حس کردن هورمون‌های رشد نیز نقش دارند.

پژوهشگران، نخود فرنگی را به این دلیل مورد بررسی قرار دادند که به حبوبات که یکی از بزرگ‌ترین خانواده‌های گیاهان گلدار هستند، تعلق دارد. حبوبات، توانایی تثبیت نیتروژن هوا را از طریق همزیستی با میکروب‌ها دارند.

پژوهشگران مشاهده کردند که ژن اصلی KAI2 در اوایل تکامل حبوبات تکرار شد و دو ژن “KAI2A” و “KAI2B” را تولید کرد. آنها با استفاده از انواع روش‌های پیشرفته دریافتند که این دو گیرنده به “لیگاندهای”(ligands) مجزا واکنش نشان می‌دهند. همچنین، آنها با استفاده از زیست‌شناسی ساختاری توانستند یک واسطه کاتالیزوری جدید از آنزیم KAI2 را که با مولکول‌های “استریگولاکتون”(strigolactone) واکنش نشان می‌دهد، در وضوح اتمی بررسی کنند.

شابک گفت: ما و همکاران‌مان توانستیم یافته‌های خود در مورد ساختارهای اتمی گیرنده‌های KAI2 و بررسی طیف‌سنجی جرمی را با آزمایش‌هایی روی گیاهان ادغام کنیم تا بفهمیم که این گیرنده‌ها چگونه در تکامل خود، هورمون‌ها را حس می‌کنند و چگونه به کاتالیز دقیق آنها می‌پردازند.

هورمون های گیاهی

این موضوع مشخص شده است که استریگولاکتون‌ها بر طیف گسترده‌ای از فرآیندهایی که در گیاهان رخ می‌دهند، از جمله رشد ریشه‌ها و نحوه واکنش شبکه‌های ریشه نسبت به قارچ‌ها و میکروب‌های خاک تأثیر می‌گذارند. پژوهشگران در این پروژه جدید توانستند درک بهتری در مورد مسیر سیگنال‌دهی مرموز کارریکین و هدف گیرنده‌های آن در گیاهانی که در منطقه مستعد آتش‌سوزی قرار ندارند، به دست بیاورند.

شابک گفت: این حوزه، تأثیرات گسترده‌ای بر سامانه‌های کشاورزی و تولید مواد غذایی در گروه حبوبات و همچنین کل گروه گیاهان سبز دارد.

این پژوهش، در مجلهCommunications Biology” ” به چاپ رسید.