Понимание, как заводы отвечают на тепловой удар, крайне важно для развития зерновых культур, которые могут противостоять возрастающим средним температурам и более частые периоды сильной жары под изменением климата. В результате многие люди работали много лет, чтобы попытаться понять, как температура смысла заводов и затем как заводы используют эту информацию, чтобы активировать химические пути, чтобы защитить себя, среди других вещей, производя защитные белки теплового шока (HSP).
Это было известно с 1939 (Laude и др.), что ответ заводов на тепловой удар колеблется между днем и ночью – если Вы примените тепловой удар к заводу в течение середины дня, это, намного более вероятно, выжило бы, чем если бы Вы применили тот же самый тепловой удар ночью. Ежедневный цикл заводов теплового сопротивления – стратегия, которая защищает заводы от самых горячих частей дня, также потенциально предотвращая энергию, потраченную впустую, производя белки теплового шока ночью, когда это более прохладно.
Дальнейшие исследования подтвердили, что тепловое сопротивление вызвано на заводах, когда они выставлены свету. Они утрачивают это тепловое имущество сопротивления в темноте и только возвратят защиту, когда выставлено, чтобы осветить снова.Однако передача сигналов, вовлеченная в сообщение заводу, когда активировать гены, чтобы произвести белки теплового шока, осталась тайной.Патрик Дикинсон, который присоединился к Лаборатории Сэинзбери в Кембриджском университете как студент доктора философии, хотел узнать: «Я вполне интересовался тем, как заводы отвечают на свою среду, и был удивлен, что было так, чтобы стать известным о том, как смысл заводов и отвечает на температуру.
Есть много известен о том, как клетки растений и животных отвечают на напряжение экстремальной жары, но не много был известен об их ответе на окружающее тепло или как они регулируют свой ответ, чтобы нагреться между днем и ночью».Вызванный светом хлоропласт, сигнализирующий об ответе теплового удара спусковых механизмовДоктор Дикинсон, который является теперь Научным сотрудником в Отделе Кембриджского университета Растениеводства, обнаружил, что много генов, которые, как известно, были вовлечены в формирование хлоропласта, также имели большой эффект на ответ завода на высокие температуры. Соединяя эти две части мозаики – его открытие, что гены хлоропласта были связаны с ответом теплового удара и что заводы лучше отвечают на тепловой удар во время дневного света – указало на хлоропласт, вовлекаемый в защиту завода от тепла.
Он обнаружил, что есть сигнал, посланный из хлоропласта в ответ на свет, который тогда активирует экспрессию гена в ядре, чтобы сделать завод стойким к тепловому удару.Как хлоропласт и ядро говорят друг с другом?Следуя за этим открытием, следующий фундаментальный вопрос ответить, как этот сигнал передает от хлоропласта до ядра, чтобы изменить экспрессию гена в клетке? Доктор Дикинсон говорит сигнальную молекулу, которая передает сигналы от хлоропласта до ядра, связан с фотосинтетической цепью переноса электронов: «Есть своего рода сигнал, прибывающий первоначально из фотосинтетической цепи переноса электронов, которая сообщена к ядру, чтобы активировать экспрессию гена, но что тот сигнал еще, не ясно.
Это могла возможно быть перекись водорода, потому что это, как показывали, перемещалось от хлоропласта до ядра, чтобы начать передачу сигналов, но есть все еще намного больше, на который нужно посмотреть подтвердить природу передачи сигналов».Практическое применениеНаблюдатель доктора Дикинсона в Лаборатории Сэинзбери, доктор Фил Вигг, заявляет, что жизненно важно, чтобы были определены гены и генетические фоны, которые присуждают увеличенную упругость к тепловому удару: «Многие зерновые культуры, выращиваемые во всем мире сегодня, уже выращиваются наверху их зоны комфорта с точки зрения температуры. Есть на самом деле оценка, что для главных зерновых культур как пшеница, рис и кукуруза, что каждая степень Цельсия повышается в температуре выше текущих температур, могли потенциально уменьшить урожайность между 3-7% из-за теплового напряжения.
Вклад, который мы пытаемся сделать в лаборатории, должен понять молекулы и основные механизмы, которые управляют, как температура чувств завода и гены, которые требуются для завода приспособиться к более высоким температурам. И мы надеемся, что можем тогда использовать ту информацию, чтобы обнаружить те же самые гены в хлебных злаках и видеть, могут ли те гены использоваться, чтобы сделать хлебные злаки более эластичными к тепловому удару».