Cerrig byw

Efallai nad yw’r llun isod yn edrych fel llawer. Casgliad o gerrig bychain o ryw draeth diarth efallai.

Cydnabyddiaeth: Christer Johansson

Ond, mewn gwirionedd, planhigion bychain ydi’r rhain, sy’n perthyn i’r genws Lithops. Mae’r ‘cerrig byw’ rhain, fel y’i gelwir, wedi addasu i oroesi dan yr amodau sych iawn sydd i’w cael yn ardaloedd deheuol Affrica.

Ychydig iawn o’r planhigyn sydd i’w weld uwchben y llawr, gyda’r rhan fwyaf ohono’n cuddio yng nghysgod y pridd. Rhaid cyfaddef fod y manteision o aros yn nhywyllwch a lleithder y pridd yn rhai cymhellol. Fel hyn, gall y planhigyn arbed ei gyflenwad dŵr ac amddiffyn ei hun rhag gormod o oleuni. Mae edrych fel carreg hefyd yn debygol o gadw’r llysysyddion barus ’na draw!

Ond sut mae Lithops yn llwyddo i gyflawni ffotosynthesis yn effeithlon?

Llun artist o blanhigion lithops, yn cynnwys y rhannau sydd fel arfer wedi’u claddu o dan y pridd.

Mae grŵp o ymchwilwyr o Brifysgol Sheffield wedi datguddio ffyrdd dyfeisgar Lithops o oroesi yn ei gynefin eithafol. Mae gan y planigyn ffenest dryleu ar ei wyneb uchaf sy’n gadael i oleuni gyrraedd y meinwe ffotosynthetig o dan y pridd. Ac er mwyn atal goleuni uwchfioled peryglus rhag gwneud niwed i’r planhigyn, mae pigmentau fflafonoid yn ymgasglu yng nghelloedd y ffenest hon, gan ymddwyn fel sgrîn haul.

Yn rhyfeddol, mae hyn wedi arwain at addasiadau cyferbynnol yn Lithops. Mae’r celloedd ffotosynthetig uwchlaw’r pridd wedi addasu i ddygymod â’r amodau goleuni-uchel sydd i’w cael yno, gyda chymhareb uchel o gloroffyl a:b. Mae hyn yn caniatáu i’r celloedd wneud y defnydd mwyaf o’r goleuni sy’n eu taro. Mae gweddill y celloedd ffotosynthetig, o dan y ddaear, wedi addasu i oroesi mewn cysgod. Mae gan y celloedd hyn gymhareb cloroffyl a:b llawer is er mwyn amlhau i’r eithaf eu hamsugnad goleuni yn yr ardaloedd tywyll hyn o’r planhigyn.

Mae cloroffyl a yn hanfodol ar gyfer ffotosynthesis: mae’n gysylltiedig yn uniongyrchol â’r broses o ddal egni o oleuni’r haul. Pigment ategol ydy cloroffyl b: ei bwrpas yw i ehangu’r amrediad o donfeddi y gall y planhigyn eu defnyddio.

Hefyd, fel llawer o blanhigion mewn ardaloedd sych a chynnes, mae Lithops yn defnyddio ffotosynthesis CAM er mwyn arbed ei gyflenwad dŵr. Mae’n cadw ei stomata ar gau drwy gydol y dyddiau poeth i sicrháu nad oes dŵr yn trydarthu allan. Mae hyn hefyd yn atal carbon deuocsid, sy’n hanfodol ar gyfer ffotosynthesis, rhag dod i mewn. I ddygymod â hyn, mae planhigion CAM yn dal carbon deuocsid yn ystod y nos, ac yn ei droi i mewn i asidau organig. Yn ystod y dydd, wedyn, gyda’r stomata ar gau, maen nhw’n defnyddio’r carbon o’r asidau organig, ynghyd ag egni goleuni’r haul, mewn adweithiau ffotosynthetic.

Hyn i gyd mewn planhigyn bychan sy’n edrych fel carreg o waelod tanc pysgod!

Ymddangosodd yr erthygl yma gyntaf ar fy hen flog.

Y planhigyn anghywir?

Bydd unrhyw wyddonydd sy’n gweithio ar blanhigion yn gyfarwydd â’r chwyn Arabidopsis thaliana, neu Berwr y Fagwyr.

Er nad oes gwerth iddo fel planhigyn ynddo’i hun, mae’n bwysig iawn fel organeb model. Mae genom syml, maint bychan a chylchred bywyd fer y planhigyn yn ei wneud yn organeb ddelfrydol ar gyfer astudio nifer o bethau sy’n berthnasol i blanhigion llai ymarferol. Gellir astudio ei ddatblygiad o hedyn i ffrwyth heb aros misoedd neu flynyddoedd. Mae casgliad o hadau cellrywiadol (mutant) ym Mhrifysgol Nottingham lle gellir archebu llinell â mwtaniad ym mron unrhyw enyn. Mae dilyniant genom y planhigyn wedi ei gyhoeddi â’i anodi’n fanwl.

Ond mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Leeds wedi dadorchuddio problem â statws hollbresennol Arabidopsis.

Mae grŵp yr Athro Brendan Davies yn astudio sut mae planhigion yn rheoli mynegiant genynnau (gene expression) mewn planhigion – hynny yw, sut mae’r organnebau’n rheoli pa broteinau sy’n cael eu gwneud ym mha gelloedd a phryd.

Er mwyn i broteinau gael eu hadeiladu, caiff codau DNA y genynnau eu trawsgrifio i mRNA, sydd wedyn yn cael ei gyfieithu i ddilyniant o asidau amino. Un ffordd mae celloedd yn rheoli cynhyrchiad proteinau yw drwy ddinistrio’r mRNA cyn iddo gael ei gyfieithu.

Mewn anifeiliaid, mae’r broses hon – NMD (sy’n sefyll am nonsense-mediated mRNA decay) – yn dibynnu ar brotein o’r enw SMG1. Ond ymddangosai fod planhigion yn defnyddio proses wahanol i anifeiliaid, gan nad yw’r protein hwn i’w ganfod yn Arabidopsis thaliana.

Foddbynnag, mae’n debyg fod y planhigyn wedi ein twyllo.

Llwyddodd grŵp Davies i ganfod y protein ym mhob planhigyn yr edrychon nhw arno – heblaw am Arabidopsis! Wrth drafod ei ymchwil, eglurodd Davies fod pawb wedi meddwl fod y protein ddim ond i’w ganfod mewn anifeiliaid “gan fod y rhan fwyaf o’r byd yn astudio un planhigyn: Arabidopsis thaliana.”

Mae’n ymddangos fod y planhigyn yn eithaf unigryw yn ei ddiffyg SMG1. Mae’r protein hyd yn oed i’w ganfod yn ei berthynas agos Arabidopsis lyrata. Gellir dyddio colled y genyn yn A thaliana, felly, i rywbryd rhwng pum a 10 miliwn o flynyddoedd yn ôl – amser byr ar raddfa esblygiadol planhigion.

Y cam nesaf i Davies a’i fyfyriwr PhD, James Lloyd, yw i edrych pa broteinnau cyfatebol sydd i’w canfod yn lle SMG1 yn Arabidopsis ac mewn ffwngau, sydd hefyd heb y protein.

Ac, wrth gwrs, dydy’r canfyddiad ddim yn golygu nad oes gwerth i Arabidopsis fel organeb model bellach. “Hebddo,” meddai Davies, “fydden ni ddim yn agos at lle’r ydyn ni o ran deall bioleg planhigion.” Ond mae’n bwysig peidio dibynnu ar un model ar gyfer astudio prosesau fel hyn: does wybod pa bethau annisgwyl mae esblygiad wedi eu gadael ar ein cyfer.

Cyhoeddwyd yr erthygl yma yn gyntaf ar fy hen flog.

Prif lun gan Norio Nomura ar Flickr.