Mae ymchwilwyr o'r Adran Biocemeg yn Sefydliad Gwyddorau India (IISc) wedi darganfod mecanwaith a chwiliwyd amdano ers amser maith a ddefnyddir gan blanhigion tir cyntefig fel bryoffytau (gan gynnwys mwsoglau a llysiau'r afu) irheoleiddio twf planhigion– mecanwaith sydd hefyd wedi'i gadw mewn planhigion blodeuol sydd wedi esblygu'n fwy diweddar.
Mae'r astudiaeth, a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn Nature Chemical Biology, yn canolbwyntio ar reoleiddio anghlasurol y protein DELLA, rheolydd twf meistr a all atal rhaniad celloedd mewn planhigion embryonig (planhigion tir).
"Mae DELLA yn gweithredu fel bwmp cyflymder, ond os yw'r bwmp cyflymder hwn yn bresennol yn gyson, ni all y planhigyn symud," eglura Debabrata Laha, athro cysylltiol biocemeg a chyd-awdur yr astudiaeth. Felly, mae diraddio proteinau DELLA yn hanfodol ar gyfer hyrwyddo twf planhigion. Mewn planhigion blodeuol, mae DELLA yn cael ei ddiraddio pan fydd y ffytohormongibberellin (GA)yn rhwymo i'w dderbynydd GID1, gan ffurfio'r cyfadeilad GA-GID1-DELLA. Wedi hynny, mae'r protein atalydd DELLA yn rhwymo i gadwyni iwbigwitin ac yn cael ei ddiraddio gan y proteasome 26S.
Yn ddiddorol, roedd bryoffytau ymhlith y planhigion cyntaf i wladychu tir, tua 500 miliwn o flynyddoedd yn ôl. Er eu bod yn cynhyrchu'r ffytohormon gibberellin (GA), nid oes ganddynt y derbynnydd GID1. Mae hyn yn codi'r cwestiwn: sut y rheoleiddiwyd twf a datblygiad y planhigion tir cynnar hyn?
Defnyddiodd yr ymchwilwyr y system CRISPR-Cas9 i ddileu'r genyn VIH cyfatebol, a thrwy hynny gadarnhau rôl VIH. Mae planhigion sydd heb ensym VIH swyddogaethol yn arddangos diffygion twf a datblygiad difrifol ac annormaleddau morffolegol, fel thallus trwchus, twf rheiddiol amhariad, a diffyg calyx. Cywirwyd y diffygion hyn trwy addasu genom y planhigyn i gynhyrchu un pen yn unig (y derfynfa-N) o'r ensym VIH. Gan ddefnyddio technegau cromatograffaeth uwch, darganfu'r tîm ymchwil fod y derfynfa-N yn cynnwys parth kinase sy'n cataleiddio cynhyrchu InsP₈.
Darganfu'r ymchwilwyr fod DELLA yn un o dargedau cellog cinas VIH. Ar ben hynny, gwelsant fod ffenoteip planhigion diffygiol MpVIH yn debyg i ffenoteip planhigion Miscanthus multiforme gyda mynegiant DELLA cynyddol.
"Ar hyn o bryd, rydym yn awyddus i benderfynu a yw sefydlogrwydd neu weithgaredd DELLA wedi'i wella mewn planhigion sydd â diffyg MpVIH," meddai Priyanshi Rana, myfyriwr doethuriaeth yng ngrŵp ymchwil Lahey ac awdur cyntaf y papur. Yn gyson â'u damcaniaeth, canfu'r ymchwilwyr fod ataliad DELLA wedi adfer y diffygion twf a datblygiad mewn planhigion â mwtant MpVIH yn sylweddol. Mae'r canfyddiadau hyn yn awgrymu bod VIH kinase yn rheoleiddio DELLA yn negyddol, a thrwy hynny'n hyrwyddo twf a datblygiad planhigion.
Cyfunodd yr ymchwilwyr ddulliau genetig, biocemegol, a bioffisegol i egluro'r mecanwaith y mae pyroffosffad inositol yn rheoleiddio mynegiant protein DELLA yn y bryoffyt hwn. Yn benodol, mae InsP₈, a gynhyrchir gan MpVIH, yn rhwymo i'r protein MpDELLA, gan hyrwyddo ei polyubiquitineiddio, sydd yn ei dro yn arwain at ddiraddio'r protein atalydd hwn gan y proteasome.
Mae ymchwil ar y protein DELLA yn dyddio'n ôl i'r Chwyldro Gwyrdd, pan wnaeth gwyddonwyr, heb yn wybod, fanteisio ar ei botensial i greu mathau lled-gorrach cynnyrch uchel. Er nad oedd ei fecanwaith gweithredu yn hysbys ar y pryd, mae technolegau modern wedi galluogi gwyddonwyr i ddefnyddio golygu genynnau i drin swyddogaeth y protein hwn, a thrwy hynny gynyddu cynnyrch cnydau yn effeithiol.
"Gyda thwf poblogaeth a thir âr sy'n crebachu, mae cynyddu cynnyrch cnydau wedi dod yn hanfodol," meddai Raha. O ystyried y gall diraddiad DELLA a reoleiddir gan InsP₈ fod yn eang mewn planhigion embryonig, gallai'r darganfyddiad hwn baratoi'r ffordd ar gyfer datblygu cnydau cynnyrch uchel y genhedlaeth nesaf.
Amser postio: Hydref-31-2025