Listovi biljaka dolaze u mnogo različitih oblika, veličina i složenosti. Neki listovi su veliki i glatki, dok su drugi manji i nazubljeni. Neki listovi rastu u pojedinačnim komadima, dok drugi formiraju više listova. Ove varijacije u strukturi listova igraju ključnu ulogu u tome kako se biljke prilagođavaju – i preživljavaju – u različitim sredinama.
„Morfologija biljaka je raznolika po prirodi“, rekao je Zhongchi Liu, profesor emerita na Odseku za ćelijsku biologiju i molekularnu genetiku Univerziteta Merilend. „Morfološke razlike doprinose opstanku biljaka, uključujući koliko dobro biljke mogu da regulišu svoju temperaturu i koliko efikasno mogu da transportuju vodu od svog korena do ostatka tela.“
„Razumevanje mehanizama odgovornih za različite oblike listova će dovesti do boljeg razumevanja kako biljke mogu da prežive izazovne uslove.“
U radu objavljenom u januaru 2024. u časopisu Current Biology, Liuova laboratorija je identifikovala dva ključna regulatorna puta uključena u razvoj listova na tri vrste biljaka jagode sa različitim strukturama listova. Predvođeni genima koji izražavaju posebnu složenost lista svake biljke (jedan komad naspram više listića) ili karakteristike margina (glatke nasuprot nazubljenim ivicama), dva puta su se smenjivala u oblikovanju listova tokom vremena.
Ova veza između vremena uticaja ovih puteva na razvoj biljaka i rezultujućih raznovrsnih struktura listova mogla bi se koristiti da bi se pomoglo biljkama da se prilagode ili tolerišu na veći spektar uslova i okruženja, prema istraživačima.
„Ako možemo da prilagodimo taj odnos, možemo da uradimo stvari kao što je da jagode proizvode veću biomasu, potencijalno podržavajući veću proizvodnju voća“, objasnio je Ksi Luo, glavni autor rada i postdoktorski saradnik UMD Odeljenja za ćelijsku biologiju i molekularnu genetiku.
„Ove jagode takođe možemo da odnesemo negde izvan njihovog prirodnog staništa i da proširimo njihovu prilagodljivost promenom morfologije njihovih listova. Više nazubova znači da će imati veću otpornost na hladnoću, na primer. A širi, glatkiji listovi mogu značiti da će biti bolji za preživljavanje u toplijim mestima“.
Liuov tim je otkrio da su ova dva puta uticala na biljke jagode u različitim fazama razvoja. Na primer, put kojim upravlja gen koji izražava složenost listova može diktirati da biljka jagode razvije formacije sa jednim listom, a ne uobičajeni trolisni (trodelni) obrazac rasta.
Kako biljka sazreva, put kojim upravlja gen koji izražava marginalne karakteristike može inhibirati CUC2 gen (koji je odgovoran za rast i deljenje biljnih ćelija) i ograničiti koliko su duboki nazubljeni listovi. Kako biljka jagode raste, putevi rade zajedno kako bi aktivirali ili inhibirali gen CUC2, što rezultira biljkama različitog oblika — što može povećati šanse biljke jagode za preživljavanje.
Međutim, nalazi istraživača nisu ograničeni na jagode. Eksperimenti sa Arabidopsisom (mala cvetna biljka povezana sa kupusom i senfom) pokazali su sličnu regulaciju karakteristika ivica lista, sugerišući da se ovi mehanizmi oblikovanja mogu primeniti i na mnoge druge biljke.
Otkrivanje kako biljke kontrolišu svoje oblike listova nudi naučnicima i poljoprivrednicima nove alate koji pomažu biljkama da izdrže toplotu i druge klimatske uslove i efikasnije čuvaju vodu. I to dovodi naučnike korak bliže pripremi sveta za izazove koje predstavljaju klimatske promene.
„Ovakva istraživanja imaju mnogo implikacija na naše napore u očuvanju i poljoprivredi“, rekao je Luo. „Sada smo bolje opremljeni da zaštitimo naše prirodne resurse i snabdevanje hranom od ekstremnih uslova.
