В то время как люди одиноки в своей борьбе за баланс между работой и Netflix, все существа борются в правильное время. При ограниченных ресурсах организмы вынуждены разумно использовать время во всех аспектах своей жизни. Как недавно обнаружили исследователи Вашингтонского университета, эта борьба распространяется даже на нечто столь же сладкое и приятное, как ароматный аромат садового цветка.
Команда биологов из UW определила ключевой механизм, который используют растения, чтобы решить, когда выпустить свои цветочные ароматы для привлечения опылителей. Их выводы, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, связывают производство и высвобождение этих ароматных химических веществ с врожденными циркадными ритмами, которые пульсируют через всю жизнь на Земле.Исследователи изучили эти вопросы на петунии обыкновенной садовой.
Этот гибрид с белыми цветками выделяет по вечерам ароматный сладко-пахнущий аромат, привлекающий насекомых-опылителей, таких как ястребиная моль.«Растения испускают эти запахи, когда хотят привлечь своих опылителей», — сказал Такато Имаидзуми, доцент биологии и старший автор статьи. «Имеет смысл приурочить это к тому времени, когда опылители будут поблизости».Команда Имаидзуми обнаружила главный ген, который контролирует, когда петуния выделяет свой аромат.
Ген, известный под аббревиатурой LHY, обнаружен во многих видах растений и является ключевым компонентом их «циркадных часов».Биологи давно признали, что у таких существ, как растения, люди и даже крошечные бактерии, есть циркадные часы — гены, которые синхронизируют свои клетки с 24-часовым циклом жизни на Земле.
Эти гены регулируют клеточную деятельность в зависимости от времени суток. Исследователи ранее показали, что LHY является компонентом циркадных часов у других цветущих растений, но статья на этой неделе знаменует собой первый раз, когда биологи связали активность LHY с запахом цветов.
«Теперь мы выясняем, что является мостом между циркадными часами и производством и высвобождением запахов», — сказал Майлс Фенске, докторант университета UW по биологии и один из трех ведущих авторов статьи.Поскольку никто никогда не изучал ген LHY у петуний, Фенске и его коллеги-исследователи собрали основную информацию о LHY, чтобы показать, что он выполняет те же циркадные функции, что и у других видов растений.
Многие гены циркадных часов активны только в определенное время дня, когда они влияют на активность других генов, которые контролируют то, что делают клетки. Исследователи из лаборатории Имаидзуми обнаружили, что ген LHY петунии наиболее активен утром, в противоположное время дня, когда петуния выделяет свой ароматный вечерний аромат.Имаидзуми и его команда предположили, что утренняя активность LHY может подавлять производство ароматических химикатов.
Когда они продлили активность LHY до вечера, петунии вообще не выделяли свои ароматные химические вещества.«Это было прекрасно», — сказал Имаидзуми. «Это именно то, что я надеюсь увидеть».
Если активность LHY действительно оказала негативное влияние на производство запахов, то растения петунии, у которых отсутствует всплеск утренней активности гена LHY, могли бы производить и выпускать свои ароматы раньше в течение дня. Фенске и его коллеги создали растения петунии с пониженной активностью LHY. Эти растения производили и выпускали ароматные химические вещества на четыре-восемь часов раньше в течение дня.
Команда Имаидзуми даже обнаружила, как LHY подавляет производство цветочных ароматов. Он препятствует активности ODO1, другого гена петунии, который способствует производству и высвобождению цветочных ароматов.
Подавляя активность ODO1 в начале дня, LHY останавливает конвейер по сборке цветочных ароматов. Когда позже днем ген LHY становится менее активным, ODO1 может увеличить выработку ароматных химикатов как раз к вечернему выделению ароматических веществ.Поскольку такие гены, как LHY и ODO1, присутствуют в большинстве — если не во всех — цветковых растениях, Имаидзуми и его команда полагают, что взаимодействия между этими двумя генами могут быть общим механизмом, позволяющим циркадным часам растения влиять или контролировать производство ароматных веществ. цветочные ароматы. Если это так, то изменения силы или времени действия моста LHY-ODO1 могут объяснить, как цветы изменяют время производства запаха по мере своего развития.
Имаидзуми и его команда сейчас проверяют, предпочитают ли опылители обычные садовые петунии или петунии с измененной активностью LHY. Со временем эти эксперименты могут проложить путь ученым к повышению эффективности опыления других растений, включая важные виды сельскохозяйственных культур.«Мы думаем, что вы действительно можете изменить успех растения, изменив эти сигналы», — сказал Имаидзуми.Вся команда состояла из исследователей из отдела биологии UW.
Ведущими соавторами Фенске были технический специалист Кристен Хьюитт Хейзелтон и студент Эндрю Хемптон. Среди других авторов были доктор-исследователь Дже Сон Шим, студентка Бриан Ямамото и доцент биологии Джеффри Риффелл.
