Η δομή ξεκλειδωμένου ενζύμου δείχνει πώς η ορμόνη της Strigolactone ελέγχει την ανάπτυξη των φυτών

Οι επιστήμονες στο Κέντρο John Innes αποκάλυψαν την πρώτη λεπτομερή άποψη του τρόπου με τον οποίο οι Strigolactones - ορμόνες στα φυτά - επιβραδύνουν την ανάπτυξη των ριζών. Αυτές οι ορμόνες διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο τα φυτά ανταποκρίνονται στο φως και απαιτούνται για συμβιωτικές συσχετίσεις με ευεργετικούς μύκητες εδάφους, όπως μυκοριζικούς μύκητες, οι οποίοι βοηθούν τα φυτά να αποκτήσουν πρόσβαση σε θρεπτικά συστατικά από το έδαφος.

Η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες ποικιλίες καλλιεργειών που είναι καλύτερες στην ανάληψη θρεπτικών ουσιών από το έδαφος, ωφελώντας την παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια.

Οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον Δρ Jonathan Hejatko, μελέτησαν τις στριγγολακτόνες με την εμβάπτιση των σπόρων ρυζιού στην ορμόνη, γεγονός που επιβράδυνε την ανάπτυξη των πρωτογενών ριζών τους - οι πρώτες ρίζες που προέκυψαν από τους σπόρους - και πυροδότησαν την ανάπτυξη των πλευρικών ριζών. Για να καταλάβουμε γιατί συνέβη αυτό, η ομάδα κρυσταλλώνει το ένζυμο Dwarf14 και στη συνέχεια καθόρισε τη δομή του χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ.

Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι ο DWARF14 συνεργάζεται με ένα άλλο ένζυμο που ονομάζεται Max2 για να μετατρέψει ένα μόριο που ονομάζεται Carlactone σε Strigolactone. Η Strigolactone δρα στο κύριο meristem της ρίζας - μια περιοχή όπου τα κύτταρα διαιρούνται συνεχώς - για να αναστέλλουν την παραγωγή νέων κυττάρων και έτσι να επιβραδύνουν την ανάπτυξη των ριζών.

Το έργο αποκαλύπτει επίσης τον τρόπο με τον οποίο η αφθονία της strigolactone σε φυτά αλλάζει σε απόκριση σε διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως η διαθεσιμότητα φωτός και θρεπτικών ουσιών. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα φυτά, επειδή τα ριζικά συστήματα τους πρέπει να είναι προσαρμόσιμα σε μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα.

Τα ευρήματα αποτελούν ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόηση της μοριακής βάσης της δράσης με στριγγολακτόνη, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη ποικιλιών καλλιεργειών με βελτιωμένα χαρακτηριστικά όπως η βελτιωμένη αποτελεσματικότητα της πρόσληψης θρεπτικών ουσιών και η αντοχή στην ξηρασία.

"Έχουμε τώρα μια λεπτομερή κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των Strigolactones", δήλωσε ο Δρ Hejatko. "Αυτή η γνώση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων ποικιλιών καλλιεργειών που είναι πιο ανθεκτικές στην ξηρασία και έχουν βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της πρόσληψης θρεπτικών ουσιών, η οποία θα ωφελήσει την παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια".