Mae planhigion yn hir iawn, yn plygu i ganiatáu mynediad golau'r haul i bob un o'u dail. Er gwaethaf arsylwi'r ffenomen hon ers canrifoedd, nid yw gwyddonwyr yn ei ddeall yn llawn. Nawr mae gwyddonwyr yn Sefydliad Salk wedi darganfod bod dau ffactor planhigyn - y protein PIF7 a'r hormon twf auxin - yn sbardunau sy'n cyflymu twf pan fydd planhigion yn y cysgod ac yn agored i dymheredd uchel ar yr un pryd. gwefan swyddogol y Sefydliad.
Bydd y canfyddiadau, a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn Nature Communications ar Awst 29, 2022, yn helpu gwyddonwyr i ragweld sut y bydd planhigion yn ymateb i newid yn yr hinsawdd a chynyddu cynnyrch er gwaethaf cynhesu byd-eang sy'n niweidio cnydau.
"Ar hyn o bryd, rydyn ni'n tyfu cnydau ar ddwysedd penodol, ond mae ein canlyniadau'n dangos y bydd angen i ni ostwng y dwysedd hwnnw i wneud y gorau o dwf planhigion wrth i'r hinsawdd newid," meddai'r uwch awdur, yr Athro Joanne Chory, cyfarwyddwr Moleciwlaidd Planhigion Sefydliad Salk. a Cell Biology Laboratory a Howard, ymchwilydd yn Sefydliad Meddygol Hughes. “Bydd deall y sail foleciwlaidd o sut mae planhigion yn ymateb i olau a thymheredd yn ein galluogi i fireinio dwysedd plannu i gynhyrchu’r cnwd gorau.”
Yn ystod egino, mae eginblanhigion yn ymestyn eu coesau'n gyflym i dorri trwy'r pridd a dal golau'r haul cyn gynted â phosibl. Fel arfer, mae'r coesyn yn arafu ei dyfiant ar ôl dod i gysylltiad â golau'r haul. Ond gall y coesyn ymestyn yn gyflym eto os yw'r planhigyn yn cystadlu â'r planhigion cyfagos am olau'r haul neu'n cynyddu'r pellter rhwng y tir poeth a dail y planhigyn mewn ymateb i dymheredd cynyddol. Er bod y ddau amodau amgylcheddol - cysgodi a thymheredd uchel - yn ysgogi twf coesyn, maent hefyd yn lleihau cynnyrch.
Yn yr astudiaeth hon, cymharodd y gwyddonwyr blanhigion sy'n tyfu yn y cysgod a thymheredd cynnes ar yr un pryd - amodau sy'n dynwared dwyseddau plannu uchel a newid yn yr hinsawdd. Defnyddiodd y gwyddonwyr y planhigyn model Arabidopsis thaliana, yn ogystal â'r tomato a pherthynas agos i dybaco, oherwydd roedd ganddynt ddiddordeb mewn gweld a oedd yr amodau amgylcheddol hyn yn effeithio'n gyfartal ar y tair rhywogaeth o blanhigyn.
Ym mhob un o'r tair rhywogaeth, canfu'r tîm o ymchwilwyr fod y planhigion yn tyfu'n eithriadol o dal pan oeddent ar yr un pryd yn ceisio osgoi'r cysgod a grëwyd gan blanhigion cyfagos ac yn agored i dymheredd uwch. Ar y lefel foleciwlaidd, canfu'r ymchwilwyr fod y ffactor trawsgrifio PIF7, protein sy'n helpu i droi genynnau ymlaen ac i ffwrdd, wedi helpu i hybu twf. Canfuwyd hefyd bod lefelau auxin, hormon twf, yn cynyddu pan ddaeth cnydau o hyd i blanhigion cyfagos, a oedd yn hybu twf mewn ymateb i dymheredd uwch ar yr un pryd. Roedd y llwybr PIF7-auxin synergaidd hwn yn caniatáu i blanhigion ymateb i'w hamgylchedd ac addasu i chwilio am yr amodau tyfu gorau.
Roedd ffactor trawsgrifio cysylltiedig, PIF4, hefyd yn ysgogi ehangiad coesyn ar dymheredd uchel. Fodd bynnag, gyda chyfuniad o gysgod a thymheredd uchel, nid oedd y ffactor hwn bellach yn chwarae rhan bwysig.
"Cawsom ein synnu o ddarganfod nad yw PIF4 yn chwarae rhan bwysig oherwydd bod astudiaethau blaenorol wedi dangos pwysigrwydd y ffactor hwn mewn sefyllfaoedd twf cysylltiedig," meddai awdur cyntaf yr astudiaeth Yogev Burko, cymrawd ymchwil yn Sefydliad Salk ac athro cyswllt yn y Sefydliad. Sefydliad ar gyfer Ymchwil Amaethyddol yn Sefydliad Llosgfynyddoedd Israel. “Roedd y ffaith mai PIF7 yw’r prif ysgogydd twf ar gyfer y planhigyn hwn yn syndod mawr. Gyda’r wybodaeth newydd hon, rydym yn gobeithio mireinio ymateb twf amrywiol gnydau i’w helpu i addasu i newid hinsawdd.”
Mae'r ymchwilwyr yn credu bod ffactor arall i'w ddarganfod eto sy'n cynyddu effaith PIF7 ac auxin. Maent yn gobeithio archwilio'r ffactor anhysbys hwn mewn astudiaethau yn y dyfodol. Bydd labordy Berko hefyd yn astudio sut y gellir optimeiddio'r llwybr hwn mewn cnydau.
“Mae tymereddau byd-eang yn codi, felly mae angen cnydau bwyd a all dyfu o dan yr amodau newydd hyn,” meddai Chori, cyd-arweinydd y Fenter Defnyddio Planhigion Salk a Howard H. a Maryam R. Newman Cadeirydd Bioleg Planhigion. “Rydym wedi nodi’r ffactorau allweddol sy’n rheoleiddio twf planhigion ar dymheredd uchel, a fydd yn ein helpu i dyfu cnydau mwy cynhyrchiol i fwydo cenedlaethau’r dyfodol.”