Kasvien selviytymistaitojen selvittäminen voi pelastaa ihmiskunnan muuttuvassa ilmastossa

Palo Alto, CA – Kasvitiede on ratkaisevan tärkeä ratkaistaessa monia yhteiskunnan kiireellisimpiä haasteita – mukaan lukien ilmastonmuutos, elintarviketurva ja kestävä energia – mutta mitkä ovat merkittäviä mysteereitä, jotka kasvien tutkijoiden on ratkaistava valmistaakseen tietä tälle edistymiselle?

Uusi erikoisnumero Kasvien fysiologia toimittajina ovat Carnegien Sue Rhee, Julia Bailey-Serres UC Riversidesta, Kenneth Birnbaum NYU:sta ja Marisa Otegui Wisconsin-Madisonin yliopistosta tarjoavat yleiskatsauksen siitä, kuinka yksi aloite – Plant Cell Atlas – lähestyy näitä perustutkimustutkimuksia ja edistyy. kenttä.

Projekti alkoi Rheen, Birnbaumin ja Carnegien David Ehrhardtin toimintakehotuksesta, joka julkaisi vuonna 2019 esseen Kasvitieteen suuntaukset pyytää akateemista yhteisöä lisäämään investointejaan yksisoluisiin lähestymistapoihin kasvitieteissä. Se aloitti virallisesti sarjalla hyvin osanottaneita, erittäin yhteistyökykyisiä työpajoja seuraavana vuonna, kun etenemissuunnitelma julkaistiin eLife vuonna 2020 ja tavoittavaan yhteistyöhön kolmen Historically Black Collegen ja yliopiston kanssa.

“Ilmastonmuutos tulee asettamaan valtavia paineita maailman väestölle, ja kattavampi ymmärrys biokemian, molekyylibiologian, fysiologian ja kasvisolujen toiminnallisuuden välisistä yhteyksistä antaa meille mahdollisuuden valmistautua kohtaamaan nämä häiriöt suoraan”, sanoi Birnbaum. numeron päätoimittaja.

Kasvit istuvat useiden maailmanlaajuisen ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien yhtymäkohdassa.

Kasveilla on erityinen voima, nimeltään fotosynteesi, jonka avulla ne voivat muuttaa Auringon energian kemialliseksi energiaksi sokereiden ja rasvojen muodossa. Tämä tukee koko elintarviketarjontaamme, mikä tekee kasvien kyvystä sopeutua lämpötilan ja sateiden muutoksiin maailmanlaajuisen nälänhädän torjunnassa. Onneksi meillä on paljon opittavaa kasvien selviytymisestä, joista monet voivat elää äärimmäisissä olosuhteissa, kuten Death Valleyn kesinä.

Fotosynteesi on myös muokannut planeettamme ilmakehää – mahdollistaen elämän sellaisena kuin sen tunnemme syntyä ja kukoistaa maan päällä – koska sen reaktiot sitovat hiilidioksidia ja vapauttavat happea. Tämä kyky tarkoittaa, että kasvit poistavat noin neljänneksen ihmiskunnan hiilisaasteesta ilmakehästä, mikä tekee niistä hyviä ehdokkaita käytettäväksi tulevissa hiilidioksidin sitomisohjelmissa. Lisäksi kasvit voivat osallistua ilmastonmuutoksen hillintästrategioihin tuottamalla biopolttoaineita ja vähentämällä öljyn ja kaasun käyttöä.

Kasvisolut mikroskoopin alleOnneksi biologiset tieteet ovat poikkeuksellisen tuottavuuden aikakautta, jota tukevat läpimurrot yksisolusekvensoinnissa, kryogeenisessä elektronimikroskooppisessa kuvantamisessa ja yksimolekyylisissä merkinnöissä ja kuvantamisessa – mikä johtaa tietovyöryyn, joka voi saada aikaan uuden, enemmän – kattava ymmärrys solujen toiminnasta.

“Monimpia näistä uusista tekniikoista ei ole vielä hyödynnetty kasvitieteessä, ja sisällyttämällä ne kasvitutkimukseen olemme näköpiirissämme suuren uuden ymmärryksen saavuttamiselle kasvibiologian peruskysymyksistä”, sanoi Bailey-Serres.

Kasvisolukartan jäseniä kiinnostaa erityisesti järjestelmätason lähestymistapa, jonka avulla tutkijat voisivat saada kattavan kuvan erilaisista vuorovaikutuksista, joissa yksittäinen proteiini on osallisena, ja solun paikoista, joissa nämä prosessit tapahtuvat.

“Ajattele solua orkesterina, joka soittaa sinfoniaa”, Rhee selitti. ”Juuri nyt osaamme arvostaa musiikin kauneutta ja poimia melodiasta pieniä refrainejä tai teemoja. Mutta haluamme päästä siihen pisteeseen, että voimme kuunnella ja sitten osata kirjoittaa koko partituurin, mukaan lukien kaikki instrumentit.”

Ei todellakaan liittää vain geneettistä sekvenssiä sen koodaamaan proteiinirakenteeseen – kuten tiedemiehet ovat pystyneet tekemään jo sukupolven ajan – vaan kehittää kattava käsitys proteiinin pitoisuuksista solun eri osastoissa ja lukemattomista signaaleista ja tiedon välittämisestä. ketjut, joihin tämä proteiini osallistuu, aiheuttaisivat vallankumouksen kasvitieteessä.

Erikoisnumero sisältää seitsemän päivitysartikkelia ja 10 tutkimuspaperia, joissa käytetään huipputekniikoita kasvisolubiologian jännittävien tutkimusalueiden edistämiseen, mukaan lukien:

KasvisoluosastotKasveissa on monia erilaisia ​​soluja, jotka ovat erikoistuneet erilaisiin kudoksiin. Kuinka he kehittävät soluseinien ominaisuuksia, jotka mahdollistavat ja parantavat niiden erityisiä ominaisuuksia?
Kuinka kasvisolut koordinoivat toistensa kanssa kasvu- ja kehitysvaiheissa toimivia elimiä?
Miten kasvisolut reagoivat ympäristön rytmeihin, kuten vuorokaudenaikaan, tai ympäristön rajoituksiin, kuten kuivuuteen?

“Olemme innoissamme siitä, että Plant Physiology omisti koko aiheen Plant Cell Atlas -aloitteelle”, sanoi Otegui. “Uskomme, että on erittäin kiireellistä edistää tällaista koordinoitua, tieteidenvälistä, useiden instituutioiden työtä, jos haluamme ottaa suuria harppauksia kohti kasvibiologian peruskysymyksiä, joilla on suuri merkitys ihmiskunnalle.”

.

Leave a Comment