Больше чем 30 процентов всего углекислого газа в атмосфере проходят через устьица каждый год, и в обмен, устьица завода выпускают водяной пар, эквивалентный из дважды суммы, существующей в целой атмосфере. По сути, заводы оказывают огромное влияние толчка-и-напряжения на мировой климат и особенно настроены к изменению климата.Кроме того, устьица были найдены в окаменелостях, датирующихся 400 миллионов лет, и являются особенностями почти каждого наземного растения, живого сегодня, хотя они могут взять различные появления в различных видах заводов.
Большая часть того, что мы знаем о том, как гены формируют устьица, прибывает из исследований одного «образцового» завода, Arabidopsis, родственника брокколи и капусты, которая очень отличается от трав, изученных здесь. Это была тайна, используют ли все заводы те же самые гены в качестве Arabidopsis, чтобы произвести устьица, или следуют ли все различные формы stomatal и образцы из каждого завода, используя его собственный уникальный набор генетических проектов.Новая работа, изданная на Слушаниях Национальной академии наук ведущими авторами Майклом Рэйссигом и Эмили Абрэш, показывает сотрудничество, родившееся в Отделе Карнеги Биологии Завода между Бергманом и Джоном Фогелем (теперь в Совместном Институте Генома Министерства энергетики), кто встретился как postdocs в Карнеги.
Эта работа сосредоточилась на устьицах трав, семья, которая включает кукурузу, рис и пшеницу, и таким образом представляет ключевые разновидности, используемые для человеческой еды, корма, и для возобновляемого топлива.Решение изучить устьица в травах было принято не только, потому что эти заводы экономно и экологически важны, но потому что травы показывают несколько уникальных инноваций, которые делают их устьица намного более эффективными в поднятии углекислого газа, ограничивая водную потерю. У устьиц травы есть различная форма – гантеля – вместо, имеющих форму фасоли, найденных на большинстве заводов, и у трав есть свои устьица все выровненные в систематизируемых рядах вдоль пластинки листа, в противоположность более случайному распределению на широколиственных заводах. Некоторые ученые размышляли, что форма и распределение устьиц в травах – причина их огромного эволюционного успеха.
Используя множество лабораторных методов, команда Бергмана смогла объяснить некоторые части регулятивных систем, которые включают и выключают определенные гены, которые определяют, как травы управляют количеством устьиц, чтобы сделать, куда поместить их, и как произвести их отличную форму. Удивительно, эти различия не происходят, потому что травы используют уникальные гены устьиц, но потому что они используют те же самые гены в качестве других заводов по-разному.
Это может считаться подобными схемами компонентов, но с различной проводкой, таким образом, различные гены отвечают за других. Эта «замена проводки» может частично объяснить, как травы формируют различные устьица с превосходящей физиологией.
То, что является захватывающим об этих результатах, – то, что «теперь у нас есть ручка на генах, которые включают универсальный набор инструментов для строительства устьиц», объяснил Бергман, «заводы, по-видимому, используют те же самые общие части, но пути эти части функционируют и взаимодействуют друг с другом, отличаются, который и интересен с научной точки зрения открытия и мог использоваться, чтобы улучшить выполнение роста в травах, которые люди используют для еды или топлива».