Mewn dau gyhoeddiad, mae biolegwyr Utrecht a chydweithwyr rhyngwladol yn disgrifio prosesau a ddefnyddir gan blanhigion i addasu i gynhesrwydd. Mae'r darganfyddiadau'n rhoi mewnwelediad i sut mae planhigion yn gweithredu'n optimaidd o dan dymheredd uchel is-optimaidd. Gallai hefyd fod yn garreg gamu tuag at reoli twf planhigion a'u gwneud yn fwy ymwrthol i gynhesu byd-eang. Mae'r ymchwilwyr yn cyhoeddi eu canlyniadau yn The Plant Journal a Nature Communications.
Eirth wen yn yr anialwch
Er hynny, mae llawer o rywogaethau planhigion wedi datblygu ffyrdd o ymdopi â thymheredd uwch. “Yn wahanol i anifeiliaid, gall llawer o blanhigion addasu siâp eu corff mewn ymateb i gynhesrwydd a ffactorau amgylcheddol eraill,” meddai’r ymchwilydd Martijn van Zanten, sy’n gysylltiedig â Phrifysgol Utrecht ac a gyfrannodd at y ddau gyhoeddiad. “Mae anifeiliaid yn stori hollol wahanol. Yn syml, os ydych chi'n gosod arth wen yn yr anialwch, bydd yn dal i edrych fel arth wen gyda chôt ffwr drwchus. Ond os yw planhigyn yn tyfu mewn amodau cynhesach, bydd yn addasu siâp ei gorff yn unol â hynny. Yn y modd hwn, mae'r planhigyn yn ceisio gweithredu'n optimaidd o dan yr amodau llai ffafriol hyn. ”
O ffurf gryno i blanhigyn agored
Gall llawer o rywogaethau planhigion addasu siâp eu coesau a'u dail i'w gwneud yn fwy ymwrthol i dymheredd uchel. Mae hyn hefyd yn wir am berwr thale (Arabidopsis thaliana), a ystyrir gan lawer o fiolegwyr planhigion fel eu hoff fodel planhigion. Mewn amodau oer, mae'r planhigion hyn yn gryno ac mae eu dail yn agos at y ddaear. Pan fydd tymheredd yn codi, maent yn cymryd osgo mwy agored. Mae dail, er enghraifft, yn dod yn fwy unionsyth. Mae hyn yn lleihau'r ymbelydredd uniongyrchol o'r haul yn fawr. Yn ogystal, bydd coesynnau'r dail yn ymestyn, gan ganiatáu i fwy o wynt basio'r dail a gwasgaru'r gwres.
Ymestyn dymunol a diangen
Ac eto, mewn cnydau a blodau (torri), mae'r math hwn o ymestyn yn aml yn ddiangen. Mae tyfwyr eisiau rheoli'r newidiadau hyn oherwydd gall ymestyn amharu ar ansawdd y cynnyrch. “Ond ar yr un pryd, mae angen addasu i wneud cnydau’n fwy ymwrthol i’r tymereddau uwch sy’n deillio o newid hinsawdd. Mae angen hynny i gynnal cynhyrchiant yn y tymor hwy, ”meddai Van Zanten.
Gwneud planhigion yn fwy goddefgar o ran hinsawdd
“Mae llawer o gnydau wedi’u trin wedi colli’r gallu i ymateb yn dda i dymereddau uwch,” meddai Van Zanten. “Mewn amrywiol gnydau, diflannodd yn ystod y broses dofi a bridio gan fod bridwyr yn canolbwyntio’n bennaf ar nodweddion eraill.”
Gyda newid yn yr hinsawdd yn cynyddu tymheredd, mae Van Zanten yn dweud bod angen cynyddol i wneud planhigion yn fwy goddefgar o ran yr hinsawdd. “Mae hyn yn gofyn am wybodaeth am sut mae planhigion yn ymdopi â thymheredd uwch. Sut maen nhw'n trosi'r signalau tymheredd maen nhw'n eu derbyn yn addasiadau twf? Mae ymchwilio i’r mecanweithiau moleciwlaidd y mae planhigion yn eu defnyddio i addasu i dymheredd is-optimaidd, yn caniatáu offer i addasu pensaernïaeth cnydau trwy fridio.”
Mae mecanwaith moleciwlaidd yn troi ystum gwres ymlaen
Mae planhigion berwr thale nad ydynt bellach yn addasu i dymereddau uwch yn ymddangos yn gallu adennill y gallu hwnnw pan fyddant yn agored i rai cemegau. Darganfuwyd hyn gan dîm ymchwil rhyngwladol dan arweiniad Van Zanten. Profodd y tîm nifer fawr o sylweddau ar mutant berwr thale nad yw bellach yn addasu i dymheredd uchel. Daethant o hyd i foleciwl sy'n gallu 'cyfnewid' yr addasiad i dymheredd uchel mewn planhigion ifanc, hyd yn oed ar dymheredd isel.
Mae'r ymchwilwyr yn galw'r cyfansoddyn hwn yn 'Heatin'. Trwy addasu'r moleciwl yn gemegol ac yna astudio pa broteinau sy'n gallu rhwymo i wresogi, daethant o hyd i grŵp o broteinau o'r enw nitrilasau. Mae'n hysbys bod yr is-grŵp a nodwyd i'w gael mewn bresych a rhywogaethau cysylltiedig yn unig, gan gynnwys berwr thal.
Ynghyd â chwmni bridio planhigion, darganfu'r biolegwyr fod rhywogaethau bresych yn wir yn ymateb i wresogi. Fe wnaethant hefyd ddarganfod bod angen y nitrilasau ar gyfer addasu i dymheredd uchel, yn ôl pob tebyg oherwydd eu bod yn galluogi cynhyrchu'r hormon twf auxin adnabyddus. Cyhoeddodd yr ymchwilwyr y darganfyddiad hwn yn The Plant Journal.
Llwybr newydd ar gyfer addasu tymheredd uchel
Mae cyhoeddi canlyniadau Heatin yn cyd-fynd â chyhoeddiad arall, heddiw yn Nature Communications. Arweiniwyd yr ymchwil hwnnw gan wyddonwyr yn sefydliad VIB yng Ngwlad Belg, gyda Van Zanten hefyd yn cymryd rhan. Darganfu'r tîm brotein nas disgrifiwyd o'r blaen sy'n rheoli'r ffordd y mae planhigion yn addasu i amgylchedd cynhesach. Enwyd y protein yn MAP4K4/TOT3, gyda TOT yn golygu Targed Tymheredd.
Yn rhyfeddol, mae'r broses a yrrir gan TOT3 yn annibynnol i raddau helaeth ar yr holl lwybrau signalau eraill y mae biolegwyr wedi'u cysylltu hyd yma ag addasu cynhesrwydd mewn planhigion. Yn ogystal, nid yw'n ymddangos bod yr addasiadau gan TOT3 yn dibynnu ar faint a chyfansoddiad y golau sy'n disgleirio ar blanhigyn.
Van Zanten: “Mae yna lawer iawn o orgyffwrdd yn y mecanweithiau moleciwlaidd y mae planhigion yn eu defnyddio i addasu twf i gyfansoddiad golau newidiol ac i dymheredd uchel. Gyda TOT3, mae gennym bellach ffactor wrth law y gallwn reoli twf o dan dymheredd uchel, heb ymyrryd â’r ffordd y mae’r planhigyn yn delio â golau.”
Ceisiadau eang
“Yr hyn sy’n ei wneud hyd yn oed yn fwy diddorol,” meddai Van Zanten, “yw bod TOT3 yn chwarae rhan debyg mewn addasu twf o dan dymheredd uchel mewn berwr thal ac mewn gwenith. Mae'r ddwy rywogaeth hynny wedi'u gwahanu'n eithaf oddi wrth ei gilydd yn enetig. Felly mae hynny'n cynnig potensial mawr ar gyfer cymwysiadau eang."
Dewis arall yn lle atalyddion twf
Yn y pen draw, gall darganfyddiadau TOT3 a rôl nitrilasau helpu i barhau i dyfu digon o gnydau, hyd yn oed pan fydd tymheredd yn codi oherwydd newid yn yr hinsawdd. Mae'r darganfyddiadau hefyd yn cynnig cyfleoedd i ddatblygu dewisiadau amgen i gemegau sydd bellach yn cael eu defnyddio'n aml i atal tyfiant planhigion. Er enghraifft, mae Van Zanten yn sôn am flodau wedi'u torri, sy'n ymateb yn gryf iawn i amrywiadau tymheredd. Mewn blodeuwriaeth, felly, defnyddir llawer o atalyddion twf i gadw'r planhigion yn braf ac yn gryno.
“Yr eiliad y byddwch chi'n prynu tiwlipau, er enghraifft, mae ganddyn nhw goesyn byr braf o hyd,” meddai Van Zanten. “Ond ar ôl ychydig ddyddiau yn eich cartref, maen nhw'n dechrau hongian dros ymyl y fâs. Mae'r tymereddau uwch dan do yn achosi i'r planhigion ymestyn, gan eu harwain yn y pen draw i fynd yn llipa a phlygu. Gobeithiwn y bydd y wybodaeth newydd yn cyfrannu at y dewis o fathau newydd o flodau sy'n ymestyn llai o dan dymheredd uchel. Yn y modd hwn, gallwn leihau’r defnydd o atalyddion twf niweidiol.”
Am fwy o wybodaeth:
Prifysgol Utrecht
www.uu.nl