home news forum careers events suppliers solutions markets expos directories catalogs resources advertise contacts
 
Forum Page

Forum
Forum sources  
All Africa Asia/Pacific Europe Latin America Middle East North America
  Topics
  Species
 

Light-sensitive "eyes" in plants
Växtens ljuskänsliga "ögon" kartlagda


Gothenburg, Sweden
April 30, 2014


Proteinfamiljen fytokromer finns i bladen hos alla växter. På bilden daggkåpa.

Most plants try to turn towards the sun. Scientists from the University of Gothenburg have worked with Finnish colleagues to understand how light-sensitive proteins in plant cells change when they discover light. The results have been published in the most recent issue of Nature.

The family of proteins involved is known as the “phytochrome” family, and these proteins are found in all plant leaves. These proteins detect the presence of light and inform the cell whether it is day or night, or whether the plant is in the shade or the sun.

“You can think of them as the plant’s ‘eyes’. Our study has shown how these eyes work at the molecular level,” explains Sebastian Westenhoff (pictured) at the Department of Chemistry and Molecular Biology at the University of Gothenburg.

Molecules change in the light

Most plants try to avoid the shade and grow towards the light, which enables them, among other things, to consume more carbon dioxide through photosynthesis. Proteins known as “phytochromes” control this process. The phytochromes in the plants are thus changed through the light radiation, and signals are passed onwards to the cells.

Phytochromes have, as do most other proteins, a three-dimensional molecular structure. Light is absorbed by the phytochromes and the structure of the protein changes.

The scientists have studied this structural change in phytochromes from bacteria, since it is possible to obtain sufficient material to work on from bacteria.

“We already knew that some form of structural change was taking place, since the light signals must be transferred onwards to the cell. What we didn’t know, however, was how the structure changed, and this is what we have revealed. Nearly the complete molecule is rebuilt,” says Sebastian Westenhoff.

More efficient crops

The discovery increases our understanding of how phytochromes work. This may, in turn, lead to new strategies in the development of more efficient crops, which may be able to grow where there is little light.

“Proteins are the factories and machines of life, and their structures change when they carry out their specific tasks. At the moment, it’s usually not possible to determine these changes. But I believe that we can use similar experiments to determine many important structural changes in phytochromes and other proteins,” says Sebastian Westenhoff.

New measurement method

A new measurement method that Sebastian Westenhoff has developed has made the study possible. This method is based on using laser light to initiate the structural change. X-rays are then used to image the structural change.

The project has its origin in an approach made by scientist Janne Ihalainen from the University of Jyväslkyla two years ago.

“He asked whether we could use my method on phytochromes, which he had recently started working on.”

Link to the article>>


Växtens ljuskänsliga "ögon" kartlagda

De flesta växter försöker vända sig mot solen. Nu har forskare från Göteborgs universitet tillsammans med finska forskare kunnat fastställa hur de ljuskänsliga proteinerna i växtcellerna förändras när de upptäcker ljuset. Resultaten är publicerade i senaste numret av Nature.

Det handlar om proteinfamiljen fytokromer som finns i bladen hos alla växter. Det är dessa som påvisar närvaron av ljus och som signalerar till cellerna om det är dag eller natt eller om växten befinner sig i skuggan eller i solen.

- Man kan likna dem vid växtens ögon. Vår studie visar hur dessa ögon fungerar på molekylnivå, säger Sebastian Westenhoff vid Institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs universitet.

Molekylerna förändras med ljuset

De flesta växter försöker undvika skugga och växer mot ljuset. Detta innebär bland annat att växterna kan förbruka mer koldioxid genom fotosyntes. Det är fytokromerna som styr det här. Fytokromerna i växterna förändras alltså genom ljusets strålning och signaler skickas vidare till cellerna.

Fytokromer har, som de flesta proteiner, en tredimensionell struktur, en grundstruktur och en som är aktiverad. När ljuset når fytokromerna absorberas det och strukturen på proteinet förändras då.

För att studera denna strukturförändring använde forskarna fytokromer från bakterier, eftersom man då får tillräckligt stort forskningsmaterial att undersöka.

- Att någon slags strukturförändring skulle ske visste vi redan innan, ljussignalen ska ju föras vidare till cellen. Vi visste däremot inte hur strukturen ändrades. Det är det vi har upptäckt nu. Nästan hela molekylen görs om, säger Sebastian Westenhoff.

Öppnar för strategier att odla grödor effektivare

Upptäckten bidrar till fördjupad förståelse för hur fytokromer fungerar. I sin tur kan den nya kunskapen leda till strategier för att ta fram mer effektiva grödor, som kan kanske växer på ställen med lite ljus.

- Proteiner är som livets fabriker och maskiner – deras struktur förändras när de utför sina specifika uppgifter. Att kartlägga dessa rörelser är idag oftast inte möjligt. Jag tror dock att man kan använda liknade experiment för att upptäcka många viktiga strukturförändringar hos fytokromer och andra proteiner, säger Sebastian Westenhoff.
Ny mätmetod en förutsättning för att lyckas

Det är en mätmetod som Sebastian Westenhoff utvecklat och forskar på som har gjort studien möjlig. Mätmetoden går ut på att laserljus används för att starta strukturförändringen. Röntgenstrålning används sedan för att avbilda strukturförändringen.
Projektet kom till stånd genom att forskaren Janne Ihalainen från the University of Jyväskylä kontaktade Sebastian Westenhoff för två år sedan.

- Han frågade om vi kunde använda min teknik på fytokromer, som han nyss hade börjat forska på, säger Sebastian Westenhoff.



More news from:
    . University of Gothenburg
    . University of Jyväskylä


Website: http://www.gu.se

Published: May 5, 2014



SeedQuest does not necessarily endorse the factual analyses and opinions
presented on this Forum, nor can it verify their validity.

 

 

12 books on plant breeding, classic, modern and fun
 

12 livres sur l'amélioration des plantes : classiques, modernes et amusants

 
 

The Triumph of Seeds

How Grains, Nuts, Kernels, Pulses, and Pips Conquered the Plant Kingdom and Shaped Human History

By Thor Hanson 

Basic Books

 
 

 

 

Hybrid
The History and Science of Plant Breeding
 

Noel Kingsbury
The University of Chicago Press

 

 
1997-2009 archive
of the FORUM section
.

 


Copyright @ 1992-2024 SeedQuest - All rights reserved