Seme morskih borova pamti temperature koje su doživele tokom ranog razvoja. Ovo pamćenje ostaje kod mladih stabala najmanje dve godine nakon klijanja. Gore navedeno otkriće su napravili istraživači sa INRAE, CEA, FCBA, Univerziteta u Orleanu, Univerziteta u Perpinjanu i Univerziteta u Lisabonu. Sećanje je epigenetske prirode, što znači da su ekološka iskustva semena uticala na ekspresiju, ali ne i na DNK sekvence, njihovih gena.
Istraživači su otkrili da epigenetske oznake prikazuje 10 gena uključenih u promovisanje razvoja stabala, zaštitnih odgovora i adaptacije. Objavljen u Bill Phisiologi, njihov rad sugeriše da bi drveće moglo biti uslovljeno veoma rano u razvoju da se nosi sa promenama temperature ili drugim faktorima okoline, što im omogućava da se bolje nose sa promenljivim uslovima tokom svog života.
Projekcije klimatskih promena ukazuju da će globalne temperature značajno porasti, što znači da će se većina šuma suočiti sa češćim i ozbiljnijim toplotnim talasima i sušama. Drveće može doživeti ove stresore veoma rano u razvoju: kao embrioni unutar semena.
Od kasnih 2000-ih, proizvodnja semena je u padu za morski bor (Pinus pinaster), glavnu komercijalnu vrstu drveća u mediteranskom basenu uopšte, a posebno u Francuskoj.
Stoga je važno razumeti kako morski bor reaguje na temperaturne uslove tokom formiranja embriona (tj. embriogeneze) i razjasniti trajne efekte tokom ostatka životnog ciklusa drveta, od sadnice do odrasle osobe.
Prvo, istraživači su primetili da temperatura koju doživljavaju semena morskog bora utiče na biološke i biohemijske aspekte razvoja embriona; ovaj uticaj se nastavio najmanje tri godine nakon nicanja. Tako su mlada stabla zadržala sećanja na svoja vrlo rana iskustva temperature; međutim, nikakvi efekti nisu primećeni pet godina nakon klijanja.
Ovi nalazi ukazuju na epigenetski, a ne na genetski mehanizam. Tačnije, temperaturni uslovi tokom embrionalnog razvoja izazvali su promene u ekspresiji gena bez modifikacije sekvenci genske DNK. Epigenetske promene se mogu preneti tokom ćelijske deobe tokom razvoja; oni su takođe potencijalno reverzibilni.
Zatim, da bi pojednostavili proučavanje ovih složenih epigenetskih procesa, istraživači su proizveli više embriona iz jednog semena morskog bora (tj. klonove jednog drveta). Oni su napravili tri grupe embriona koji su bili izloženi jednoj od tri temperature (kontrola: 23°C, niska: 18°C, visoka: 28°C) tokom perioda sazrevanja od 3 meseca. Sva semena su potom klijala na 23°C.
Posmatranja su nastavljena u narednih pet godina: prvo u laboratoriji, zatim u stakleniku i na kraju na terenu. Genom morskog bora je izuzetno veliki — 8 puta veći od ljudskog genoma — i tek treba da bude u potpunosti sekvencioniran.
Shodno tome, istraživači su usavršili tehniku za dobijanje podataka o relevantnim genomskim regionima i genima. Zatim su mogli da analiziraju obrasce metilacije DNK, epigenetskog procesa koji može da izazove promene u ekspresiji gena. Nastale promene se mogu preneti tokom ćelijske deobe tokom razvoja.
Analize su sprovedene na grupama semena u tri razvojne tačke. Istraživači su primetili postojanje nekoliko hiljada oznaka metilacije DNK, na čije prisustvo je uticala temperatura koju su embrioni doživeli tokom sazrevanja i koja je ostala dosledna dve godine nakon klijanja.
Otkrijte najnovije u nauci, tehnologiji i prostoru sa preko 100.000 pretplatnika koji se oslanjaju na Phis.org za dnevne uvide.
Prijavite se za naš besplatni bilten i dobijajte novosti o otkrićima,
inovacije i istraživanja koja su važna – dnevno ili nedeljno.
Istraživači su identifikovali 10 gena koji su pokazali akumulaciju epigenetskih oznaka. Geni su bili povezani sa poznatim funkcijama, posebno zaštitnim odgovorima na stres, adaptacijama na temperaturne uslove i razvojem embriona. Ovi geni najverovatnije stoje iza epigenetskog pamćenja morskog bora o temperaturnim uslovima tokom embriogeneze, sećanja koje opstaje u rastućem drvetu.
Ovaj rad pokazuje da epigenetske modifikacije tokom embrionalnog razvoja mogu opstati u postembrionalnom razvoju (tj. nakon klijanja) posebno kod drveća i biljaka uopšte. Nalazi istraživača sugerišu da bi dugovečne biljke, kao što je drveće, mogle biti uslovljene u vrlo ranom razvoju kako bi se bolje nosile sa temperaturom ili drugim faktorima životne sredine, što je osobina koja bi bila od interesa za upravljanje šumama.
Epigenetska sećanja takođe mogu da igraju ključnu ulogu u pomaganju drveću da reaguje na ponavljajuće stresore, kao što je toplotni stres, i da se brzo prilagode promenljivim uslovima životne sredine tokom celog svog života. Režimi gazdovanja šumama mogli bi da iskoriste ovaj epigenetički mehanizam za bolje prilagođavanje i održivo očuvanje šumskih genetičkih resursa suočenih sa globalnim klimatskim promenama.
