A növényeknek van egy tartalék rendszerük a hőhullámok túlélésére

A klímaváltozás egyik legnagyobb kihívása a mezőgazdaság számára az, hogy a növényeknek egyre gyakoribb hőhullámokhoz és magasabb átlaghőmérsékletekhez kell alkalmazkodniuk. Az állatokkal ellentétben a növények nem tudnak árnyékba húzódni vagy új élőhelyre költözni. Egyetlen lehetőségük marad: alkalmazkodni.

Egy amerikai kutatócsoport most olyan molekuláris mechanizmust fedezett fel, amely arra utal, hogy a növények hőstresszre adott válasza jóval ellenállóbb, mint azt korábban feltételezték. A kutatás szerint bizonyos kulcsfontosságú szabályozó elemek kiesése esetén a növények képesek alternatív útvonalakat aktiválni, így továbbra is reagálni tudnak a melegedő környezetre.

A hőség átformálja a növények működését

Amikor emelkedik a hőmérséklet, a növények nem egyszerűen „elszenvedik” a változást.

Számos faj megnyújtja a szárát, felfelé fordítja a leveleit, vagy korábban kezd virágozni. Ezek a változások segíthetnek csökkenteni a hőterhelést és növelni a túlélési esélyeket. A kutatók régóta tudják, hogy ezeknek a folyamatoknak az egyik legfontosabb irányítója egy PIF4 nevű fehérje.

A PIF4 egy úgynevezett transzkripciós faktor, amely gének százainak működését képes szabályozni. Sokáig úgy gondolták, hogy nélküle a növények jelentős része elveszíti a képességét arra, hogy megfelelően reagáljon a melegedésre.

A kutatók meglepő eredményt kaptak

A Mississippi Egyetem kutatói mesterségesen módosították a PIF4 fehérjét.

Azt várták, hogy ha eltávolítják annak legfontosabb funkcióit, akkor a növények hőérzékelő rendszere összeomlik. Ehelyett azonban azt tapasztalták, hogy a növények továbbra is képesek voltak alkalmazkodni a magasabb hőmérséklethez.

Ez arra utal, hogy a növények nem egyetlen szabályozó mechanizmusra támaszkodnak. Ha az egyik útvonal sérül, más molekuláris rendszerek részben átvehetik a szerepét.

Miért fontos a biológiai „tartalék terv”?

A biológiában ezt a jelenséget redundanciának nevezik.

Az élő rendszerek gyakran többféle megoldást tartanak fenn ugyanarra a feladatra. Ez növeli az alkalmazkodóképességet, és csökkenti annak kockázatát, hogy egyetlen hiba végzetes következményekkel járjon.

A mostani kutatás szerint a növények hőérzékelő rendszere is ilyen módon működhet. Ez különösen fontos lehet egy olyan világban, ahol a szélsőséges hőhullámok egyre gyakoribbá válnak.

Új lehetőségek nyílhatnak a mezőgazdaságban

A kutatók szerint az eredmények hosszabb távon segíthetnek olyan növényfajták kifejlesztésében, amelyek jobban viselik a magas hőmérsékletet.

A világ számos régiójában a hőstressz már ma is csökkenti a terméshozamokat. A búza, a kukorica, a rizs és számos zöldségfaj esetében a túl magas hőmérséklet a virágzás és a termésképződés időszakában jelentős veszteségeket okozhat.

Ha a kutatók pontosabban megértik, milyen alternatív mechanizmusok segítik a növényeket a túlélésben, célzottabban lehet olyan fajtákat nemesíteni, amelyek a jövő éghajlatán is versenyképesek maradnak.

Magyarország számára is fontos lehet a felfedezés

A Kárpát-medencében az elmúlt években egyre gyakoribbak lettek a nyári hőhullámok és az aszályos időszakok.

A mezőgazdaság számára ezért kulcsfontosságú, hogy a termesztett növények miként reagálnak a hőstresszre. A kutatás ugyan laboratóriumi körülmények között zajlott, de hosszabb távon hozzájárulhat olyan növényfajták létrehozásához, amelyek jobban ellenállnak a szélsőséges időjárásnak.

Ez nemcsak a terméshozamok megőrzését segítheti, hanem az élelmezésbiztonság szempontjából is egyre fontosabbá válhat.