Djur kan anpassa sig snabbt för att överleva ogynnsamma miljöförhållanden. Bevisen ökar för att visa att växter också kan. En papperspublicering i tidskriften Trends in Plant Science den 17 november beskriver hur växter snabbt anpassar sig till de negativa effekterna av klimatförändringar, och hur de överför dessa anpassningar till sina avkommor.
"En dag tänkte jag hur en persons levnadsstil och upplevelse kan påverka hans eller hennes könsceller och överföra molekylära märken från deras liv till sina barn", säger Federico Martinelli, en växtgenetiker vid universitetet i Florens. ”Genast tänkte jag det ännu mer epigenetiska märken måste sändas in växter, att växter är fastsittande organismer som utsätts för mycket mer miljöpåfrestningar än djur under sitt liv."
Växter utsätts för fler miljöstressorer än någonsin. Till exempel, klimatförändringar gör vintrarna kortare och mindre stränga på många platser, och växterna reagerar. "Många växter kräver en minimal period av kyla för att ställa in sin miljöklocka för att definiera deras blomningstid", säger Martinelli. "När kalla årstider förkortas har växter anpassat sig till att kräva mindre period av kyla för att fördröja blomningen. Dessa mekanismer gör att växter kan undvika att blomma under perioder där de har mindre chanser att föröka sig."
Eftersom växter inte har neurala nätverk, deras minne är helt baserat på cellulära, molekylära och biokemiska nätverk. Dessa nätverk utgör det som forskarna kallar för somatiskt minne. "Dessa mekanismer tillåter växter att känna igen förekomsten av ett tidigare miljötillstånd och att reagera snabbare i närvaro av samma följdtillstånd", säger Martinelli.
Dessa somatiska minnen kan sedan överföras till växternas avkomma via epigenetik. "Vi har lyft fram nyckelgener, proteiner och små oligonukleotider, som tidigare studier har visat spelar en nyckelroll i minnet av abiotiska påfrestningar som torka, salthalt, kyla, värme och tungmetaller och patogenattacker", säger Martinelli.
"I det här peer-reviewade yttrandet ger vi flera exempel som visar att det finns molekylära mekanismer som modulerar växtminne till miljöpåfrestningar och påverka avkommans anpassning till dessa påfrestningar."
Framöver hoppas Martinelli och hans kollegor förstå ännu mer om de gener som förs vidare. "Vi är särskilt intresserade av att avkoda det epigenetiska alfabetet som ligger till grund för alla modifieringar av det genetiska materialet som orsakas av miljön, utan förändringar i DNA-sekvensen", säger han.
"Detta är särskilt viktigt när vi beaktar den snabba klimatförändringen vi observerar idag att varje levande organism, inklusive växter, måste snabbt anpassa sig till för att överleva.”