Учёные обнаружили регуляторный ген, позволяющий растениям восстанавливаться после засухи

Учёные из Центра устойчивых ресурсов RIKEN в Японии установили, что белок NGA1 критически важен для нормальной реакции растений на обезвоживание. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, как NGA1 контролирует транскрипцию ключевого гена, что в конечном итоге позволяет растениям выживать после периодов засухи.

Процесс восстановления после засухи зависит от гормона ABA. Для успешной регидратации ABA должен накапливаться на ранних стадиях обезвоживания, чтобы, среди прочего, предотвратить потерю воды, закрывая поры в листьях. Однако механизм запуска накопления ABA в ответ на стресс обезвоживания был плохо изучен.

Группа под руководством Хикару Сато провела скрининг библиотеки из 1670 линий трансгенных растений. Они использовали уникальный метод библиотеки, созданной с помощью технологии химерного репрессорного сайленсинга, для идентификации новых факторов транскрипции.

Учёные обнаружили линию растений, в которой сверхэкспрессия NGA с химерным репрессорным доменом приводила к снижению уровня фермента NCED3 во время стресса обезвоживания. Это было важно, поскольку растениям нужен NCED3 для синтеза ABA. Была выдвинута гипотеза, что NGA является фактором транскрипции, контролирующим производство NCED3 и, в конечном счёте, биосинтез ABA.

Оказалось, что существует целое семейство белков NGA, и все они связываются с областью гена NCED3, запускающей его транскрипцию. Однако их функции различаются. Трансгенные растения показали, что белки NGA естественным образом находятся в разных частях растений (корнях и листьях) и по-разному экспрессируются во время стресса обезвоживания.

Чтобы определить, какие белки важны для естественного синтеза ABA, были созданы нокаут-мутанты для каждого из них. Все растения росли нормально при наличии воды. После лишения воды до увядания, мутанты NGA1 оставались высохшими и не могли быть восстановлены путём регидратации. Все остальные мутанты — могли.

«Несколько исследований показали, что повышение уровня ABA может улучшить устойчивость растений к засухе, — отмечает Сато. — Наше открытие, что NGA1 необходим для биосинтеза ABA, вероятно, будет полезно для разработки новых способов повышения устойчивости к стрессу от засухи».

Следующим шагом для команды станет выяснение того, как стресс от засухи приводит к повышению уровня NGA1.