เว็บสล็อต เมื่ออากาศข้างนอกร้อน คนและสัตว์ต่างมองหาที่พักพิงในร่มหรืออาคารที่มีอากาศเย็น แต่พืชติดอยู่
แม้ว่าจะไม่รอดพ้นจากสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป แต่พืชก็ตอบสนองต่อสารปรอทที่เพิ่มขึ้นในรูปแบบต่างๆ อุณหภูมิส่งผลต่อการกระจายตัวของพืชทั่วโลก นอกจากนี้ยังส่งผลต่อเวลาออกดอก ผลผลิต และแม้กระทั่งการต้านทานโรค
Meng Chen, Ph.D., รองศาสตราจารย์
ด้านชีววิทยาเซลล์ของ University of กล่าวว่า “สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าพืชตอบสนองต่ออุณหภูมิอย่างไรเพื่อคาดการณ์ความพร้อมของอาหารในอนาคตเท่านั้น แต่ยังต้องพัฒนาเทคโนโลยีใหม่เพื่อช่วยให้พืชสามารถรับมือกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้ แคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์.
นักวิทยาศาสตร์มีความสนใจอย่างยิ่งในการค้นหาว่าพืชมีอุณหภูมิอย่างไรในระหว่างวัน แต่กลไกนี้ยังคงเข้าใจยากจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ Chen นำทีมสำรวจบทบาทของ phytochrome B ซึ่งเป็นเส้นทางการส่งสัญญาณระดับโมเลกุลที่อาจมีบทบาทสำคัญในการที่พืชตอบสนองต่ออุณหภูมิ
ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารNature Communications Chen และคณะที่ UCR ได้อธิบายถึงตัวกระตุ้นทางพันธุกรรมที่เตรียมพืชให้พร้อมสำหรับการเจริญเติบโตภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิต่างกันโดยใช้พืชต้นแบบ Arabidopsis
พืชเติบโตตามนาฬิกาชีวิตซึ่งถูกควบคุมโดยฤดูกาล กระบวนการทางสรีรวิทยาของพืชทั้งหมดถูกแบ่งให้เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนดของวัน
ตามทฤษฎีของ Chen ที่มีมาช้านานพบว่า Arabidopsis รู้สึกได้ถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในช่วงเย็น ในสถานการณ์ทางธรรมชาติ Arabidopsis ซึ่งเป็นพืชฤดูหนาวอาจไม่เคยเห็นอุณหภูมิที่สูงขึ้นในเวลากลางคืน
“สิ่งนี้ทำให้เรางงมาตลอด” เฉิน ผู้เขียนอาวุโสในหนังสือพิมพ์กล่าว “ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเส้นทางการส่งสัญญาณไฟโตโครมก็คือควรรับรู้อุณหภูมิในช่วงเวลากลางวันด้วย เมื่อโรงงานต้องเผชิญกับอุณหภูมิที่สูงขึ้นจริงๆ”
อันที่จริง Arabidopsis เติบโตในช่วงเวลาต่างๆ ของวันเมื่อฤดูกาลเปลี่ยนไป ในฤดูร้อน พืชจะเติบโตในตอนกลางวัน แต่ในฤดูหนาวจะเติบโตในเวลากลางคืน การทดลองก่อนหน้านี้ที่เลียนแบบสภาพฤดูหนาวแสดงให้เห็นการตอบสนองอย่างมากในไฟโตโครม บี แต่การทดลองที่เลียนแบบสภาพฤดูร้อนนั้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่า
Chen และทีมของเขาตัดสินใจตรวจสอบบทบาทของไฟโตโครมบีใน Arabidopsis ที่อุณหภูมิ 21 องศาเซลเซียสและ 27 องศาเซลเซียสภายใต้แสงสีแดง ความยาวคลื่นแบบเอกรงค์ช่วยให้ทีมศึกษาว่าเซ็นเซอร์ของพืชชนิดนี้ทำงานอย่างไรโดยปราศจากการรบกวนจากความยาวคลื่นอื่นของแสง
“ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เราเห็นการตอบสนองที่แข็งแกร่ง” เฉินกล่าว “งานแสดงให้เห็นว่าไฟโตโครมบีเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิในช่วงกลางวันในฤดูร้อน หากไม่มีตัวรับแสงนี้ การตอบสนองในพืชจะลดลงอย่างมาก”
นอกเหนือจากการระบุหน้าที่ของ phytochrome B แล้ว ผลงานของ Chen ยังชี้ให้เห็นถึงบทบาทของ HEMERA ซึ่งเป็นตัวกระตุ้นการถอดรหัสที่เปิดใช้งานยีนที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิที่ควบคุมการเจริญเติบโตของพืช
“เราพบการควบคุมหลักสำหรับการวัดอุณหภูมิในพืช” เฉินกล่าว “HEMERA ได้รับการอนุรักษ์ในพืชทุกชนิด ตั้งแต่มอสไปจนถึงไม้ดอก”
โดยพื้นฐานแล้ว Chen และทีมของเขาได้ระบุกลไกทางพันธุกรรมที่พืชทุกชนิดใช้เมื่อตอบสนองต่อสภาพแสงกลางวันและความสามารถในการรับรู้อุณหภูมิ
Chen ยอมรับว่าพืชบางชนิดอาจไม่ตอบสนองในลักษณะเดียวกับ Arabidopsis ในการศึกษานี้ ก่อนที่งานวิจัยนี้จะสามารถนำไปใช้ได้ อาจจำเป็นต้องเข้าใจว่าเส้นทางการส่งสัญญาณอุณหภูมินี้ทำงานอย่างไรในระบบโรงงานต่างๆ Chen เชื่อว่าทางเดินนี้น่าจะคล้ายคลึงกันสำหรับพืชทุกชนิดและอาจต้องมีการปรับเปลี่ยนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
ทีมวิจัยหวังว่าจะขยายการศึกษานี้
โดยเพิ่มความซับซ้อนให้กับการออกแบบการทดลองในอนาคต เช่น การสำรวจการตอบสนองของเส้นทางการส่งสัญญาณภายใต้แสงสีขาวหรือสภาวะรายวัน เฉินยังต้องการตรวจสอบว่าระบบโรงงานอื่นๆ ใช้ HEMERA เพื่อสัมผัสกับอุณหภูมิอย่างไร
“เพื่อรับมือกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรวดเร็วที่เกี่ยวข้องกับภาวะโลกร้อน เราอาจต้องช่วยให้ธรรมชาติพัฒนาพืชผลเพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่” เฉินกล่าว “สิ่งนี้จะต้องมีความเข้าใจในระดับโมเลกุลว่าพืชรู้สึกอย่างไรและตอบสนองต่ออุณหภูมิอย่างไร”
เมื่อนำมารวมกันแล้ว เรารู้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะพัฒนาพันธุ์พืชที่จำเป็นต่อการเพิ่มผลผลิตพืชในยุโรปเป็นสองเท่า
ES: หลายคนรู้สึกว่าเราจะสามารถเร่งการพัฒนาพันธุ์พืชใหม่ๆ ที่เตรียมพร้อมสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ ด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีนวัตกรรมการเพาะพันธุ์พืช เช่น CRISPR คุณคิดอย่างไรกับเรื่องนี้?
อาร์เคแอล: โดยส่วนตัวแล้ว ฉันเป็นแฟนตัวยงของเทคโนโลยีการปรับปรุงพันธุ์ใหม่อย่าง CRISPR-CAS เพราะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการปรับปรุงพันธุ์พืชตามลักษณะเฉพาะได้ เมื่อใช้เทคโนโลยีเช่น CRISPR-CAS การแนะนำลักษณะใหม่ให้กับพืชผลและการพัฒนาพันธุ์ใหม่จะใช้เวลาเพียงห้าปีหรือประมาณนั้น ในขณะที่เทคโนโลยีการเพาะพันธุ์แบบดั้งเดิมอาจใช้เวลานานถึง 15 ปี และจำไว้ว่าสิ่งที่เราเสนอให้ทำไม่ใช่เพียงแค่เปลี่ยนลักษณะของพืชหนึ่งหรือสองอย่าง แต่เราเสนอให้ปรับและปรับแต่งลักษณะจำนวนมาก เพื่อที่จะทำเช่นนี้ได้ภายในกรอบเวลาที่จำกัดคือ 10 ถึง 20 ปีที่เรามี เราต้องการเครื่องมือในการเพาะพันธุ์พืชที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่มีอยู่จริง เพื่อให้แน่ใจว่าพืชผลที่ปรับปรุงแล้วเหล่านี้จะพร้อมสำหรับเกษตรกรภายในปี 2050 คุณสมบัติส่วนใหญ่ที่เราจำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพนั้นสามารถปรับปรุงได้โดยใช้แนวทางการปรับปรุงพันธุ์ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ปัญหาคือเราจะไม่มีวันบรรลุเส้นตายในปี 2050 และอาจใช้เวลาอย่างง่ายดายจนถึงสิ้นศตวรรษนี้ ก่อนที่พืชผลที่ได้รับการปรับปรุงจะเข้าสู่ตลาด
แต่เมื่อพูดอย่างนี้แล้ว ฉันยังตระหนักด้วยว่าในกรณีที่สังคมไม่ต้องการเทคโนโลยีใหม่ๆ เหล่านี้จริงๆ และด้วยเหตุนี้ กฎระเบียบของสหภาพยุโรปในปัจจุบันจึงไม่เปลี่ยนแปลงไปมากกว่าที่มันจะไม่เกิดขึ้น ดังนั้นสิ่งที่เราจะทำใน CropBooster-P คือการเริ่มการเจรจาในวงกว้างกับสังคมและผู้กำหนดนโยบายเพื่ออธิบายสิ่งที่เรากำลังเสนอให้ทำ และเหตุผลที่เราคิดว่าเราต้องการเทคโนโลยีใหม่ ๆ จึงจำเป็นอย่างยิ่งในการบรรลุเป้าหมายของเราอย่างทันท่วงที โดยการทำเช่นนี้ เราจะเข้าร่วมในการอภิปรายในปัจจุบันกับสังคมเกี่ยวกับข้อกังวลที่มีอยู่เกี่ยวกับการใช้เทคโนโลยีการเพาะพันธุ์แบบใหม่ แต่เราจะอธิบายอย่างชัดเจนด้วยว่าผลที่ตามมาต่อสังคมจะเป็นอย่างไรจากการไม่ใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ และแน่นอน เทคโนโลยีการเพาะพันธุ์ใหม่นี้ จะเป็นหัวข้อของ Citizen Jury ที่เราวางแผนจะจัดในตอนท้ายของโครงการ เว็บสล็อต
