Badanie sygnalizowania chloroplastów pod kątem wzrostu roślin
Rośliny mają zdolność produkowania energii do swoich funkcji drogą fotosyntezy, w ramach której wychwytują światło słoneczne w wyspecjalizowanych organellach zwanych chloroplastami. Zrozumienie szlaków sygnalizowania, które kierują metabolizmem i funkcją chloroplastów, warte jest zaangażowania, może ono bowiem poprawić wydajność roślin uprawnych i zwiększyć ich odporność na stres. Opierając swoje badania na algach i wyższych roślinach, zespół finansowanego przez UE projektu COSI ("Chloroplast signals") skupił się na nakreśleniu tych szlaków regulacyjnych oraz zrozumieniu, jak są skoordynowane z całą siecią metaboliczną komórki. W tym celu konsorcjum skoncentrowało się na różnych aspektach fotosyntezy i na uruchamianych przez bodźce środowiskowe szlakach sygnalizowania. Odkryto, że enzym kinaza STN7 ma decydujące znaczenie dla osiągnięcia płynności fotosyntezy, pomimo wahań w intensywności światła. Dodatkowo zidentyfikowano inne białka o dużym znaczeniu dla komunikacji chloroplastu z jądrem oraz dla ekspresji genów chloroplastycznych. Szlaki te mogą zostać zbadane w celu manipulowania procesem fotosyntezy w celu poprawy aklimatyzacji roślin do zmian środowiska. , Sygnalizacja roślin w odpowiedzi na czynniki środowiskowe odbywa się na szlaku wapniowym. Cele na szlaku obejmują komponenty fotosyntezy oraz transportery metabolitowe w chloroplastach. W rezultacie odkryto, że sygnalizowanie zależne od wapnia ma związek z regulacją metabolizmu chloroplastów i koordynacją metabolizmu komórkowego i chloroplastów. U alg morskich znanych jako okrzemki naukowcy odkryli nową wymianę sygnałów między chloroplastami a mitochondriami. Ta informacja pokazuje, że przetrwanie gatunków alg, w przeciwieństwie do innych roślin, nie jest zależne wyłącznie od światła słonecznego. Ponadto naukowcy zbadali wynik metaboliczny sygnalizowania stresu u roślin. Odkryli akumulację polimeraz poli(ADP-rybozy) (PARP) oraz antocyjaniny, którą kojarzono ze zwiększonym wzrostem roślin w warunkach stresu środowiskowego. Zidentyfikowano także dodatkowe mechanizmy, które zapewniają foto-ochronę lub wywołują stres wywołany światłem u roślin. Podsumowując, wyniki badania COSI ukazują ważny obraz mechanizmów, które decydują o funkcji i metabolizmie chloroplastów. Badania biotechnologiczne tych celów mogą prowadzić do odkrycia gatunków roślin zdolnych do sprawniejszego przystosowania się do nieustannie zmieniających się warunków środowiskowych.
