Jak siewki rosną w ciemności

Gdy rośliny kiełkują pod ziemią w ciemności, nie mogą produkować cukrów potrzebnych do zaopatrywania w energię do wzrostu na drodze fotosyntezy. Zamiast tego używają lipidów gromadzonych w nasieniu i rozkładają je do cukrów.

Jak tylko przebiją się przez powierzchnię ziemi i uzyskają dostęp do światła, siewki podlegają serii zmian fizjologicznych przygotowujących je do fotosyntezy. Gdy znajdują się jeszcze w ciemności, zmiany te podlegają represji przez białka znane jako oddziałujące z fitochromem czynniki transkrypcyjne bHLH (PIF).

Uczestnicy finansowanego przez UE projektu PIF OIL (Regulation of seed storage oil mobilization (SOM) by the phytochrome-interacting bHLH transcription factors PIFs) chcieli odkryć, jak białka PIF regulują mobilizację lipidów w odpowiedzi na światło.

Do analizy kontroli przełączania między wykorzystaniem lipidów i fotosyntezą uczestnicy projektu PIF OIL użyli modelowej rośliny pozbawionej czterech białek PIF (nazwanej pifq). Badacze odkryli, że odpowiedzi fizjologiczne i wzrost siewek pifq w ciemności był podobny do tych u normalnych siewek wzrastających na świetle. Zmiany te obejmowały zmniejszenie użycia lipidów w ciemności, co normalnie zachodzi jedynie po wystawieniu na działanie światła.

Wyniki te wskazują, że pod nieobecność białek PIF wzrastająca w ciemności siewka ulega złudzeniu wzrostu w świetle. Białka PIF są więc związane z komunikowaniem siewce, że znajduje się ona w ciemności i musi do wzrostu zmobilizować rezerwy lipidowe.

Dokonują w tym celu represji czynników wymaganych do fotosyntezy. Po wystawieniu na światło PIF ulegają degradacji, a wywołana przez nie represja zanika umożliwiając wzrost indukowany światłem.

W produkcji zdrowych roślin uprawnych istotne jest wyjaśnienie, jak lipidy gromadzone w nasieniu pomagają we wzroście siewki w pierwszych paru dniach po wykiełkowaniu. Informacje te mogą być również użyte przez przedsiębiorstwa biotechnologiczne do produkcji olejów roślinnych, zarówno w celach spożywczych jak i na paszę.