Oluline taimegeen avastati tihedas konkurentsis
Kui te olete oma aias või aknalaual potis kasvava taime unustanud kastmata, siis teadke – teie hooletuse tõttu ei sure taim tänu ühele eripärasele valgule.
Valgu nimi pole just kirjanduslik, lihtsalt lühend SLAC1, ning ta on seentes ja bakterites õunhapet transportivate valkude kauge sugulane. See valk on taimele vajalik, et taim suudaks stressiolukorras või muul põhjusel reguleerida suhteid ümbritseva õhuga. Olla olukorra peremees ja kontrollida seda, kui palju võtta õhust süsihappegaasi ja kui palju lasta vett aurustuda.
Tähtsad lõhed
Sellist tüüpi valgu olemasolu polnud mingiks uudiseks, ent selle taime ainevahetuse jaoks olulist valku tootva geeni tegid kindlaks kaks sõltumatult tegutsenud teadlasrühma. Üks koosneb jaapanlastest, teise koosseisus on aga peale Soome ja California ülikooli teadlaste Tartu ülikooli teadlased Triin Vahisalu, Heino Moldau ning Hannes Kollist.
“Ammu oli teada, et anioonkanalitel on keskne roll õhulõhede sulgumise käivitumisel, kuid polnud teada, milline geen antud kanalit kodeerib,” kommenteerib Hannes Kollist.
Tõepoolest tundub, et mida enam kõneldakse sellest, kui olulised on taimed kliima soojenemist soodustava süsihappegaasi sidumisel, seda vähem teatakse, kuidas taimed seda kasvuhoonegaasi ikkagi seovad.
Siin tulevad mängu lõhed. Just taimelehtedel asuvad õhulõhed kontrollivad süsihappegaasi ja vee vahetust taime ja õhu vahel. Õhulõhede laius ehk avatus muutub, taim suudab seda valguse tugevusest ja süsihappegaasi sisaldusest olenevalt reguleerida, nii nagu meie avame ja sulgeme oma suu.
Õhulõhede avatust reguleerib see, kuidas ioonid ehk siis laetud molekulid saavad liikuda läbi sulgrakkude membraanide. Sulgrakkudeks kutsutakse neid rakke, mis valvavad, kui lai õhulõhe on. Ja õhulõhed kontrollivad lõppkokkuvõttes vee ja süsiniku ringlust Maal. Ainuüksi troopiliste metsade taimestiku õhulõhesid läbib aastas kaks korda nii palju veeauru, kui seda atmosfääris sisaldub.
Õhulõhed ilmusid taimedele evolutsiooni käigus ligikaudu 400 miljoni aasta eest. Just see võimaldas taimestikul levida maismaale, kus teda muidu oodanuks surm. Olenevalt liigist ja keskkonnast on õhulõhed 10–80 mikromeetrit pikad ehk kuni juuksekarva läbimõõdu pikkused ning nende paiknemise tihedus lehel varieerub suuresti.
“Põdramõõtja” tegi imet
Et jõuda õhulõhede kohastumise jälile, uuriti geneetikute lemmiktaime müürlooka, millel on ilus ladinakeelne liiginimi Arabidopsis thaliana. Seda Eestigi looduses kasvavat pisikest kapsa ja sinepi sugulast on geneetikud palju uurinud ja nii nagu loomadest, näiteks hiirest, on ka temast loodud mitmeid geneetilisi mutante. Sealjuures üks neist on osooni suhtes eriti tundlik mutant. Seda siis uuritigi.
Mutandile andis SLAC1 nime Eesti teadlastega koos töötanud Julian Schroeder California ülikoolist. “Algne nimi oli hoopis rcd3,” ütleb Kollist. “See oli meil kokku lepitud, et saadame jaapanlastega artiklid koos,” lisab ta. “Kui artiklid vastu võeti, siis Nature’i toimetus palus, et me kasutaksime sama nime. Nii saigi valitud SLAC1, mis kirjeldab hästi, millega on tegu – see on lühend sõnaühendist Slow Anion Channel (aeglane anioonkanal), liiati tähendab slack inglise keeles loidu, hooletut. Ka meie mutant ei ole just virk stressiolukorras õhulõhesid sulgema.”
SLAC1 vastutab, et õhulõhed sulguksid süsihappegaasi, osooni, kaltsiumi ioonide, vesinikperoksiidi, lämmastikoksiidiga kokku puutudes, valgustingimuste muutudes, niiskuse vähenedes. Need kõik aga mõjutavad taimede edukust, sealhulgas põllutaimede saagikust.
Huvitav mutant leiti Helsingi ülikooli teadlase Jaakko Kangasjärvi ideed kasutades. Osoonitundlikke taimi uurides otsiti geene, mis reguleerivad osoonitundlikkust. “Valiti 14 000 müür-looga taime vahel,” ütleb Kollist, “välja valiti taimed, kes olid teistest osoonitundlikumad, ja edasi jäi üle leida geen, mis oli muteerunud. See aga oli üsna raha- ja ajakulukas, meil kulus selleks ligi kaks aastat.”
Kollist liitus Kangasjärvi rühmaga 2002. aastal ja märkas peagi, et seal ei teatud midagi osoonitundlike taimede õhulõhede käitumisest. “Mina nii ei arvanud, laenasin Tartust Olavi Kulli käest õhulõhede avatust mõõtva poromeetri, mida Helsingis hakati peagi kutsuma Kollisti Soome smugeldatud poromittariks ehk põdramõõtjaks.” Siis selguski, et osoonitundlikel taimedel on õhulõhede käitumine häiritud. Ja seegi, et oleks vaja õhulõhede käitumist uurivat erilist riista. Selle valmistas Tartu ülikoolis Agu Laisa rühmas Bahtijor Rasulov. “Siis liitus meiega hakkaja tudeng Triin Vahisalu. Tema katsed vast valminud riistaga näitasid, et üks mutantidest käitub eriti huvitavalt. Hiljem sai selle mutandi väljaselgitamisest Triinu doktoritöö projekt. Seega võime julgelt öelda – eestlaste roll sellele geenile jälile jõudmisel ei olnud väike.”
Tegu on küll vaid ühe müür-looga geeniga 27 000-st, ent see-eest inimeselegi väga tähtsa geeniga.
Kõigest sellest nähtub, et eesliiniteaduses on tihe konkurents. Sel korral lõppes kõik kenasti: jaapanlased ja meie teadlaste rühm saavutasid omavahel kokkuleppe ja saatsid oma artiklid ajakirja Nature minutipealt ühel ajal. “31. detsembri hommikul selgus veel, et ka üks teine jaapanlaste rühm on sama geeni jälil, ja kuuldes meie töödest, avaldasid nad oma poolikuvõitu artikli ühes suhteliselt kõrvalises ajakirjas,” täpsustab Kollist.
