Plant ‘thermometer’ triggers springtime growth by measuring night-time heat

A photoreceptor molecule in plant cells has been found to have a second job as a thermometer after dark – allowing plants to read <strong>seasonal</strong> temperature changes.
مولکول گیرنده نور در سلول‌های گیاهی به جز تشخیص تاریکی هوا، وظیفه دیگری به عنوان دماسنج دارد و به گیاهان اجازه می‌دهد تغییرات دمای <strong>فصلی</strong> را بخوانند.

Scientists say the discovery could help breed crops that are more resilient to the temperatures <strong>expected to</strong> result from climate change
دانشمندان می گویند این کشف می تواند به پرورش محصولاتی کمک کند که در برابر دمایی که <strong>انتظار می رود</strong> از تغییرات آب و هوایی ایجاد شود، انعطاف پذیرتر هستند.

An international team of scientists led by the University of Cambridge has <strong>discovered</strong> that the ‘thermometer’ molecule in plants enables them to develop according to seasonal temperature changes.
یک تیم بین المللی از دانشمندان به رهبری دانشگاه کمبریج <strong>کشف کرده اند</strong> که مولکول "دما سنج" در گیاهان به آنها امکان می دهد تا مطابق با تغییرات دمای فصلی رشد کنند.

Researchers have revealed that molecules called phytochromes – used by plants to detect light during the day – actually change their function in darkness to become cellular temperature gauges that measure the <strong>heat</strong> of the night.
محققان نشان داده اند که مولکول هایی به نام فیتوکروم - که توسط گیاهان برای تشخیص نور در طول روز استفاده می شود - در واقع عملکرد خود را در تاریکی تغییر می دهند و تبدیل به دماسنج های سلولی می شوند که <strong>گرمای</strong> شب را اندازه گیری می کنند.

The new findings, published in the journal Science, show that phytochromes control genetic switches in response to temperature as well as light to dictate plant <strong>development</strong>.
یافته‌های جدید که در مجله Science منتشر شده است، نشان می‌دهد که فیتوکروم‌ها، سوئیچ‌های ژنتیکی را در پاسخ به دما و همچنین نور برای دیکته کردن <strong>رشد</strong> گیاه کنترل می‌کنند.

At night, these molecules change states, and the pace at which they change is ‘directly proportional to temperature’, say scientists, who compare phytochromes to <strong>mercury</strong> in a thermometer.
دانشمندانی که فیتوکروم ها را با <strong>جیوه</strong> درون دماسنج مقایسه می کنند، می گویند حالت این مولکول ها در شب، تغییر می کند و سرعت تغییر آنها "مستقیم با دما متناسب است".

The warmer it is, the faster the molecular change – <strong>stimulating</strong> plant growth.
هرچه هوا، گرمتر باشد، تغییرات مولکولی سریعتر است و رشد گیاه را <strong>تحریک میکند</strong>.

Farmers and gardeners have known for hundreds of years how responsive plants are to temperature: warm winters cause many trees and flowers to bud early, something humans have long used to <strong>predict</strong> weather and harvest times for the coming year.
کشاورزان و باغداران صدها سال است که می‌دانند گیاهان چقدر به دما واکنش نشان می‌دهند: زمستان‌های گرم باعث می‌شود که بسیاری از درختان و گل‌ها زود جوانه بزنند، چیزی که انسان‌ها از مدت‌ها پیش برای <strong>پیش‌بینی</strong> آب و هوا و زمان برداشت برای سال آینده استفاده می‌کردند.

The latest research pinpoints for the first time a molecular mechanism in plants that reacts to temperature – often <strong>triggering</strong> the buds of spring we long to see at the end of winter.
جدیدترین تحقیقات برای اولین بار نوعی مکانیسم مولکولی را در گیاهان نشان می دهد که به دما واکنش نشان می دهد - اغلب جوانه های بهاری را که ما آرزوی دیدن آن را در پایان زمستان داریم، <strong>تحریک می کند</strong>.

With weather and temperatures set to become ever more unpredictable due to climate change, researchers say the discovery that this light-sensing molecule also functions as the internal thermometer in plant cells could help us <strong>breed</strong> tougher crops.
با توجه به تغییر آب و هوا و دما که به دلیل تغییرات آب و هوایی، غیرقابل پیش‌بینی‌تر می‌شود، محققان می‌گویند این کشف که این مولکول حسگر نور همچنین به عنوان دماسنج داخلی در سلول‌های گیاهی عمل می‌کند می‌تواند به ما در <strong>پرورش</strong> محصولات سخت‌تر کمک کند.

 ‘It is estimated that agricultural yields will need to double by 2050, but climate change is a major <strong>threat</strong> to achieving this.
تخمین زده می شود که بازده کشاورزی تا سال 2050 باید دو برابر شود، اما تغییرات آب و هوایی <strong>تهدیدی</strong> بزرگ برای دستیابی به این هدف است.

Key crops such as wheat and rice are <strong>sensitive</strong> to high temperatures.
محصولات کلیدی مانند گندم و برنج به دمای بالا <strong>حساس</strong> هستند.

Thermal stress reduces crop yields by around 10% for every one degree <strong>increase</strong> in temperature,’ says lead researcher Dr Philip Wigge from Cambridge’s Sainsbury Laboratory.
دکتر فیلیپ ویگ، محقق ارشد از آزمایشگاه سینزبری کمبریج، می‌گوید تنش حرارتی، بازده محصول را به ازای هر یک درجه <strong>افزایش</strong> دما حدود 10 درصد کاهش می‌دهد.

 ‘Discovering the molecules that allow plants to sense temperature has the potential to <strong>accelerate</strong> the breeding of crops resilient to thermal stress and climate change.’
«کشف مولکول‌هایی که به گیاهان اجازه می‌دهند دما را حس کنند، این پتانسیل را دارد که پرورش محصولات انعطاف‌پذیر در برابر استرس حرارتی و تغییرات آب و هوایی را <strong>تسریع بخشد</strong>.»

In their active state, phytochrome molecules bind themselves to DNA to <strong>restrict</strong> plant growth.
مولکول های فیتوکروم در حالت فعال خود به DNA متصل می شوند تا رشد گیاه را <strong>محدود</strong> کنند.

During the day, sunlight <strong>activates</strong> the molecules, slowing down growth.
در طول روز، نور خورشید مولکول ها را <strong>فعال</strong> می کند و رشد را کند می کند.

If a plant finds itself in <strong>shade</strong>, phytochromes are quickly inactivated – enabling it to grow faster to find sunlight again.
اگر گیاهی خود را در <strong>سایه</strong> بیابد، فیتوکروم‌ها به سرعت غیرفعال می‌شوند و به آن امکان می‌دهند سریع‌تر رشد کند تا دوباره نور خورشید را پیدا کند.

This is how plants <strong>compete</strong> to escape each other’s shade. ‘Light-driven changes to phytochrome activity <strong>occur</strong> very fast, in less than a second,’ says Wigge.
این گونه است که گیاهان برای فرار از سایه یکدیگر <strong>رقابت می کنند</strong>. ویگ می‌گوید: «تغییرات ناشی از نور در فعالیت فیتوکروم بسیار سریع و در کمتر از یک ثانیه <strong>اتفاق می‌افتد</strong>.

At night, however, it’s a different <strong>story</strong>.
با این حال، در شب، <strong>داستان</strong> متفاوت است.

Instead of a rapid deactivation following sundown, the molecules <strong>gradually</strong> change from their active to inactive state.
به جای غیرفعال شدن سریع پس از غروب خورشید، مولکول ها <strong>به تدریج</strong> از حالت فعال به حالت غیرفعال تغییر می کنند.

This is called ‘dark <strong>reversion’</strong>.
این روند، "<strong>بازگشت</strong> تاریک" نامیده می شود.

 ‘Just as mercury rises in a thermometer, the rate at which phytochromes revert to their inactive state during the night is a direct <strong>measure</strong> of temperature,’ says Wigge.
ویگ می‌گوید: «همانطور که جیوه در دماسنج افزایش می‌یابد، سرعت بازگشت فیتوکروم‌ها به حالت غیرفعال خود در طول شب، <strong>معیار</strong> مستقیمی از دما است.

‘The lower the temperature, the slower the rate at which phytochromes revert to inactivity, so the molecules <strong>spend</strong> more time in their active, growth-suppressing state.
هرچه دما پایین تر باشد، سرعت بازگشت فیتوکروم ها به حالت غیرفعال کندتر است، بنابراین مولکول ها زمان بیشتری را در حالت فعال و سرکوب کننده رشد گیاه <strong>می</strong> <strong>گذرانند</strong>.

This is why plants are slower to <strong>grow</strong> in winter.
به همین دلیل است که گیاهان در زمستان کندتر <strong>رشد می کنند.</strong>

Warm temperatures accelerate dark reversion, so that phytochromes rapidly reach an inactive state and detach themselves from the plant’s DNA – allowing genes to be <strong>expressed</strong> and plant growth to resume.’
دمای گرم، بازگشت تاریکی را تسریع می‌کند، به طوری که فیتوکروم‌ها به سرعت به حالت غیرفعال می‌رسند و خود را از DNA گیاه جدا می‌کنند - به ژن‌ها اجازه می‌دهد <strong>آشکار شوند</strong> و رشد گیاه از سر گرفته شود.

Wigge believes phytochrome thermo-sensing <strong>evolved</strong> at a later stage, and co-opted the biological network already used for light-based growth during the downtime of night.
Wigge معتقد است که حسگر حرارتی فیتوکروم در مراحل بعدی <strong>تکامل یافته</strong> و با شبکه بیولوژیکی را که قبلاً برای رشد مبتنی بر نور در طول دوره تاریکی شب استفاده می شد، همکاری می کند.

Some plants mainly use day length as an <strong>indicator</strong> of the reason.
برخی از گیاهان عمدتاً از طول روز به عنوان <strong>شاخص</strong> این روند استفاده می کنند.

Other species, such as daffodils, have considerable temperature sensitivity, and can flower months in <strong>advance</strong> during a warm winter.
گونه های دیگر، مانند نرگس ها، حساسیت دمایی قابل توجهی دارند و می توانند ماه ها <strong>قبل</strong> در زمستان گرم گل دهند.

In fact, the discovery of the dual role of phytochromes provides the science behind a well-known rhyme long used to <strong>predict</strong> the coming season: oak before ash we’ll have a plash, ash before oak we’re in for a soak.
در واقع، کشف نقش دوگانه فیتوکروم‌ها، علم پشت شعر معروفی را فراهم می‌کند که مدت‌ها برای <strong>پیش‌بینی</strong> فصل آینده مورد استفاده قرار می‌گرفت: اگر بلوط قبل از درخت زبان گنجشک، گل بده، تابستان کم بارانی داریم، اگه درخت زبان گنجشک قبل از بلوط، گل بده، تابستان پر از بارندگی خواهد بود.

Wigge explains: ‘Oak trees rely much more on temperature, likely using phytochromes as thermometers to dictate development, whereas ash trees rely on measuring day length to <strong>determine</strong> their seasonal timing.
ویگ توضیح می‌دهد: «درخت‌های بلوط بیشتر به دما وابسته هستند و احتمالاً از فیتوکروم‌ها به عنوان دماسنج برای دیکته کردن رشد استفاده می‌کنند، در حالی که درختان زبان گنجشک برای <strong>تعیین</strong> زمان‌بندی فصلی خود به اندازه‌گیری طول روز متکی هستند.

A warmer spring, and consequently a higher likeliness of a hot summer, will <strong>result in</strong> oak leafing before ash.
اگر بهار گرمتر باشد، که منجر به برگ‌دهی بلوط قبل از درخت زبان گنجشک می‌شود، <strong>در نتیجه</strong> احتمال داشتن تابستان گرم بیشتر است.

A cold spring will see the <strong>opposite</strong>.
اگر بهار سرد باشد، <strong>عکس</strong> آن را خواهد دید.

As the British know only too well, a colder summer is likely to be a rain-soaked one.’
همانطور که انگلیسی ها خیلی خوب می دانند، تابستان سردتر احتمالاً شدیدا بارانی خواهد بود.

The new findings are the culmination of twelve years of research <strong>involving</strong> scientists from Germany, Argentina and the US, as well as the Cambridge team.
یافته های جدید اوج دوازده سال تحقیق است که <strong>شامل</strong> دانشمندانی از آلمان، آرژانتین و ایالات متحده و همچنین تیم کمبریج می شود.

The work was done in a model system, using a mustard plant called Arabidopsis, but Wigge says the phytochrome genes necessary for temperature sensing are found in <strong>crop</strong> plants as well.
این کار در یک سیستم مدل با استفاده از گیاه خردل به نام Arabidopsis انجام شد، اما ویگ می‌گوید که ژن‌های فیتوکروم لازم برای سنجش دما در گیاهان <strong>زراعی</strong> نیز یافت می‌شوند.

 ‘Recent advances in plant genetics now mean that scientists are able to rapidly identify the genes controlling these processes in crop plants, and even alter their activity using <strong>precise</strong> molecular “scalpels”,’ adds Wigge.
ویگ می‌افزاید: «پیشرفت‌های اخیر در ژنتیک گیاهان اکنون به این معنی است که دانشمندان می‌توانند به سرعت ژن‌های کنترل‌کننده این فرآیندها را در گیاهان زراعی شناسایی کنند و حتی فعالیت آن‌ها را با استفاده از «اسکالپل‌های مولکولی <strong>دقیق</strong>» تغییر دهند.

 ‘Cambridge is uniquely well-positioned to do this kind of research as we have outstanding <strong>collaborators</strong> nearby who work on more applied aspects of plant biology, and can help us transfer this new knowledge into the field.’
"کمبریج به طور منحصر به فردی برای انجام این نوع تحقیقات موقعیت خوبی دارد، زیرا ما <strong>همکاران</strong> برجسته ای در نزدیکی خود داریم که روی جنبه های کاربردی تر زیست شناسی گیاهی کار می کنند و می توانند به ما در انتقال این دانش جدید به این زمینه کمک کنند."