Kas õitsemisaega saab juhtida?
Tõlkija: Seemnemaailm (seemned@seemnemaailm.ee)
Avaldamise kuupäev: 26/11/2006
Kategooria: Kasulik info
Trükiversioon
Kas õitsemisaega saab juhtida?
Taim on ehitatud hämmastaval moel. Taime arengut (täpsemalt võrse) viiakse läbi
ühest punktist- apikaalsest meristeemist - kasvava võrse mõnest tipmisest
rakust, mis jagunevad aktiivselt, seejärel otsustavad, milleks muutuvad- leheks,
varreks, õieks. Sünnimomendil ei tea uus rakk veel, milleks ta saab. Millisel
moel saab ta teada- see on taimearengu võtmeküsimus. Igasugune tõrge selles
protsessis viib paratamatu või tolerantse väärarenguni. Aednikud, muide,
jumaldavad viimast varianti, selekteerides aktiivselt, nimetades neid uuteks
dekoratiivvormideks. Saada aru, mil moel taim lülitab ümber kasvuprotsessi
(vegetatsiooni) paljunemispriotsessiks (õitsemiseks), on absoluutselt vajalik.
Aru saada - tähendab õppida juhtima. Kuid kas see on võimalik?
Õitsemise initseerimiseks kasutavad erinevad taimed erinevaid stiimuleid. Kõige
tuntum on fotoperioodilisus. Taim oskab mõõta valge aja pikkust, ning võtta
vastu otsuse sõltuvalt selle pikkusest. On taimi, mis õitsevad siis, kui päev on
pikk (pikapäevataimed), on täpselt vastupidiseid (lühipäevataimed). Paljud
taimed suhtuvad päeva pikkusesse ükskõikselt. Paljud taimed vajavad jahedat
perioodi (vernalisatsiooni). Osad taimed hakkavad õitsema, kogudes eelnevalt
soliidse koguse vegetatiivset massi (nad on veendunud, et suudavad toita oma
õisi ja vilju). Samuti omab rolli vanus (mitmeaastased puitunud taimed) ja
niinimetatud meristeemi kompetentsus - tema sisemine valmisolek üleminekuks
generatiivsesse faasi.
Järelikult, on kindlasti vaja aru saada, mil moel sisemised ja välimised
faktorid muundavad signaali, mis antakse üle meristeemile.
Fundamentaalsed uuringud selles vallas teostati 1936 aastal silmapaistva
teadlase Mihhail Kristoforovitš Tšailahjani käe all, see tähendab tänapäeva
mõistes sügaval vanaajas jutumärkides, mil polnud jõutud veel fundamentaalse
avatuseni biokeemias ja molekulaarbioloogias, ning kõik uuringud viidi läbi
pigem intuitiivselt. Klassikaline eksperiment teostati pikapäevataimedega: kõik
taimed kasvavad lühipäeva tingimustes, kuid üks leht eraldatakse taimest
valgustpidava ekraaniga. Selgus, et selle lehe valgustamine "pikapäeva" jooksul
oli kogu taimele piisav õitsemise induktsiooniks. Sellest saab teha järelduse,
et selles lehes moodustub miski, mis transporditakse võrsesse. Selle miski
nimetas professor Tšailahjan õitsemise faktoriks, või hormooniks, või
florigeeniks.
Võib minna veel radikaalsemaks. Taimele, mis kasvab lühipäeva tingimustes,
poogitakse pikapäeva tingimustes kasvanud leht. Ning see viib kogu taime
õitsemiseni. Kusjuures ühe liigi lehte võib kasutada teise liigi taime õitsemise
induktsiooniks. Seda siiski lähedasele liigile, tavaliselt sama sugukonna
taimele. Selliseid ristuvaid eksperimente tehti sadu, kuigi, tõsi küll, mitte
alati edukalt. Mis nagu tõestaks, et õitsemise signaal on erinevatel taimedel
üks ja seesama.
Hiljem on selgunud, et selles lehes moodustuvad fütohormoonid hüberelliinid
(täpsemalt hüberell happed, HH), mis transporditakse võrsesse. Sellest tehti
järeldus, et HH on õitsemise signaaliks. See teooria justkui kinnitaks seda, et
HH manustamine (süsti või lahusega pritsimine või juure kaudu) võib pikapäeva
taime sundida õitsema lühipäeva tingimustes.
Kuid võib ka mitte sundida. Esimesed katsed hüberelliiniga tehti suure
entusiasmiga. Tundus, et inimene õppis suunama taime õitsemist, tähendab ka, et
saagi aega. Siiski oli see romantiline ajastu.
Kahjuks, mida rohkem HH-ga eksperimenteeriti, seda segasemaks kõik muutus. HH
efekt ei tahtnud teiste taimede peal mõjuda. Kõige paremini toimis HH pika päeva
taimedel, samuti kaheaastastel rosetsetel taimedel, mis vajavad jahutamist, kuid
nende roll lühipäeva taimedel on vaieldav. Kuid isegi pika päeva taimede ja
kaheaastaste puhul polnud HH alati efektiivne. Seda enam, paljudel taimedel
tekkis koos õitsemise stimuleerimisega pungadevahelise ala väljavenimine.
Erinevad taimed reageerivad erinevalt konkreetsele HH-le, ning selles selgusele
jõudmine oli väga raske. Faktiliselt tehti seda vaid reale tähtsamale
põllumajanduskultuurile. Mõnede puhul kasutati HH-d reaalselt õitsemise
kiirendamiseks ning mõne muu efekti puhul suure eduga. Veel sagedamini
kasutatakse mitte HH-d ennast, vaid tema antagoniste- kasvupidurdajaid, mis
enamikus blokeerivad HH sünteesi taimes.
Seepärast jäi peale arvamus, et hüberelliin ei ole otsene signaaliandja
õitsemisele, kuid osaleb signaali edasiandmise protsessis (transduktsioon),
kusjuures väga keerulisel moel. Aga signaal, või signaalid- on erinevad asjad.
Tšailahjan ise andis lühipäeva taimede jaoks märkamatule signaalile nimetuse
antesiin (anthesin). Kuid aine ise polnud identifitseeritud, termin ei näinud
ilmavalgust ka teaduslikus kirjanduses. Kahjuks töötas Tšailahjan NSV Liidus,
mis lagunes 1991a-l, kus olid ebasoodsad tingimused molekulaar-geneetilisteks
uuringuteks. Kahju, kuid tänapäeva bioloogias on kindlasti vaja kasutada
uusimaid saavutusi, aga mitte ainult mõttejõudu.
Uuringud lihtsalt lõpetati. Selle teaduse edasised edusammud kolisid ümber
teistesse maadesse. Õitsemise faktori otsingud jätkusid tõsisemalt. Mingisugust
läbimurret ei saavutatud pikka aega- koguti informatsiooni.
Ja järsku- sensatsioon! Florigeen avastati. Ajakiri Science avaldas selle
teaduse läbimurde saavutuse eelmisel aastal (2005-nda aasta kolmandas numbris
koos planeetide ja neotrontähtede uuringutega). Sellest kirjutati lehtedes,
ajakirjades ja raadios.
Mis juhtus? Kas tõesti on tõsi see, mida näitavad populaar-teaduslikud filmid,
võetakse pipetiga ampullist rohelist vedelikku, tilgutatakse taimele ja-
hakkavadki krüsanteemid juulikuus õitsema!
Teooria on loodud hiljuti,ning lähtub kujutlusest organismist kui masinast.
Keerulisest, kuid siiski masinast. Masin on hea sellepärast, et sundida teda
midagi tegema, või mitte tegema, on vaja:
a) tuleb tutvuda kasutusjuhendiga;
b) tuleb leida vajalik nupp (kang, hoob, pedaal, hotspot jne.) Masina
tegutsemine peab olema ühetähenduslik ja vastama vajutatud nupule.
Ja elusorganism, selgus, on samuti masin - boikeemiline masin. Ja kui leida
sellised ained, mis suunavad selle masina protsesse, siis võib suunata olemust,
ning kõik probleemid saagikuse, haiguste ja teiste probleemidega oleks
lahendatud. Aineid, mis juhivad biokeemilise masina töötamist, nimetatakse
tavaliselt hormoonideks. Elusorganism hormoonid on peamiselt leitud ja
identifitseeritud. Elusorganism on keeruline masin.
Kusjuures taimed on osutunud visalt tugevamaks, kui loomad. Taimed ei ole mingil
juhul elu primitiivsem vorm. Nad on lihtsalt elu teine vorm, mis saavad
ideaalselt hakkama neile pandud ülesannetega. Taimed alluvad istuvale
eluviisile, nad ei saa näiteks peitu pugeda palavuse ega külma eest. Seepärast
peavad taimed kõike eluks vajalikku kandma endas. Kõik võimalikud situatsioonid
peavad olema ette nähtud, ja sobivad rakised valmis, ootamas kasutamist. Iga
eluks vajalikku funktsiooni saab reguleerida mitut moodi (mitu nuppu), kusjuures
nupud on omavahel ühendatud. Tulemuseks saadakse ohutu elu täiuslik süsteem,
kusjuures täiesti \"lollikindel\". Kõrgemad soontaimed õitsevad Maal juba sajad
miljonid aastad, ning on väga vähe muutunud selle aja jooksul.
Seepärast on fütohormoonide, ning üldse igasuguste individuaalainete reaalne
roll taime elus piiratud. Tähtsust omavad mitte individuaalsed ained, vaid
erinevate kontrollosade vastastikune seos. Taimefüsioloogid on sellest juba ammu
aru saanud. Mõista fütohormooni kirjeldusest, mida just tema kontrollib, on
praktiliselt võimatu. Seda mida vaja, seda ta ka kontrollib. Kõike natuke - ja
mitte midagi täielikult.
Teadus elusorganismidest, seejuures ka taimedest, on seepärast läinud üle uuele
tasemele- geeniuuringutele ja nende funktsioneerimisele. See on uus, kuid nagu
näha, lähedane mudel. Teist praegu pole. Nõustudes selle mudeliga, määratletakse
kogu elusolemus geenikogumi- genoomiga. Kõik olemuse tunnused (fenotüübid)
määratakse kindlaks organismi tööga kooskõlas programmiga, mis on kirjutatud
genoomi, ning töötavad kooskõlas välistingimustega. Et mõista, kuidas organism
töötab, tuleb lugeda tema genoomi. Kuid sellest on vähe. Genoom- see on raamat,
mis on kirjutatud selgete tähtedega, kuid arusaamatute sõnadega. Et lugeda
raamatut, tuleb tähed (geenid) ja sõnad kokku liita, ning teha kindlaks nende
tähendus (funktsioon). See on äärmiselt kulukas ja põhjalik töö, kuid
molekulaarbioloogia edusammud on sellised, et seda teed on teadus ka läinud.
Juba paljude organismide genoomides on määratud kindlaks täielikud tähtede
järjestused. Taimedest on praktiliste põhjuste taustal valitud
välja kress-salati ilmetu sugulane Arabidopsis thaliana (harilik müürlook).
Selle taime genoom on täielikult arusaadav juba küllaltki ammu. Iga teadlane
võib leida sealt tükikese, valida geenid, ja püüda aru saada, mida nad teevad.
Need uuringud on lubanud viimaste aastate jooksul taime ehituse tundmaõppimises
liikuda edasi rohkem, kui eelneva poolsajandi jooksul.
Siiski, tuleme õitsemise juurde tagasi. Et mõista, kuidas taim juhib õitsemist,
tuleb leida tema genoomis geenid, mis vastutavad lehtede ja õite arengu eest.
Seda teha on väga keeruline. Osa selliseid geene on juba leitud. Aja jooksul
leitakse ka ülejäänud. Geene on igas rakus suures koguses. Töötavad vaid osa
geene, mis on antud rakule vajalikud funktsioneerimiseks. Vajalikud geenid
peavad olema sisse lülitatud (seda nimetatakse ekspressiooniks), mittevajalikud
väljalülitatud (repressiooniks). Geeni töö tulemus- geeni geneetilise
informatsiooni koopia, transkript, mida võib kasutada raku teistes osades, ning
isegi teistes rakkudes, või erinevate valkude saamiseks, või teistel
eesmärkidel. Meristeemis värskelt ilmunud rakk saab signaali - millised
konkreetsed geenid tuleb sisse lülitada, ning millised mitte. Tähendab, järgmine
ülesanne peale geeni selgitamist, mis vastutab õie välimuse ja funktsiooni
eest, on leida sisselülitatud ja väljalülitatud faktorid. Nende faktoritega
tegelevad teised geenid. Just siin ongi kõige peamisem avastus.
Arabidopsisel leiti kõigest kolm! geeni. Kui eemaldada kõik kolm, saab taime,
mis kasvab küll normaalselt, kuid ei suuda mitte mingil moel õitseda. Teised
uuringud on näidanud, et need geenid, omas järjestuses, lülitavad sisse ja välja
molekulide signaale teistest taimeosadest. Teiste sõnadega, need kolm geeni on
informatsiooni summaatorid. Nendel saabub informatsioon teistest taimeosadest.
Millest?
Arabidopsis (harilik müürlook) - väga huvitav taim jutumärkides.
Temaatilised artiklid: