Как белковый комплекс в хлоропластах растений регулирует адаптацию к засухе
Исследователи из Центра изучения организмов Гейдельбергского университета (COS) совместно с коллегами из Нанкинского сельскохозяйственного университета (Китай) открыли новый молекулярный механизм, помогающий растениям экономить воду при экстремальной засухе и интенсивном солнечном свете.
Ключевой элемент — комплекс цистеинсинтазы
- Растения контролируют газообмен и потерю воды через микроскопические поры (устьица) на листьях.
- Их закрытие в условиях стресса запускает гормон абсцизовая кислота (ABA).
- Учёные обнаружили, что комплекс цистеинсинтазы в хлоропластах, состоящий из двух ферментов, действует как сенсор стресса.
Как работает механизм
Комплекс оценивает несколько сигналов:
- Сигнал питательного вещества сульфата, поступающий из корней при высыхании почвы.
- Небольшая белковая молекула, также транспортируемая из корней.
- Определённый растительный гормон, индуцируемый сильной интенсивностью света.
При активации одним из этих сигналов комплекс стимулирует биосинтез ABA в замыкающих клетках устьиц, что приводит к их закрытию и сохранению воды растением.
"Наши результаты показывают, что метаболизм хлоропластов не только обеспечивает строительные блоки посредством фотосинтеза, но и активно реагирует на стрессовые сигналы, тонко настраивая реакции растений на условия окружающей среды, такие как засуха", — объясняют профессор Рюдигер Хелл и доктор Маркус Виртц.
Практическое применение
На основе этих знаний исследователям удалось создать растение Arabidopsis (модельный организм семейства Brassicaceae), которое более эффективно переносит обезвоживание почвы, сохраняя рост. Это открывает подход к разработке новых стратегий повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к изменению климата.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.