Открытие повышает вероятность выращивания пищи, несмотря на засуху
Ученые Калифорнийского университета обнаружили генетические данные, которые помогут продовольственным культурам, таким как томаты и рис, выживать в более длительные и интенсивные периоды засухи на нагревающейся планете.
Исследовательская группа стремилась создать молекулярный атлас корней сельскохозяйственных культур — места, где растения впервые обнаруживают последствия засухи и других угроз окружающей среды. В процессе они выявили гены, которые ученые могут использовать для защиты растений от этих стрессов.
Их работа, опубликованная в журнале Cell, достигла высокой степени понимания функций корней, объединив генетические данные из разных клеток корней томата, выращенных как в помещении, так и в полевых условиях.
Полученные данные дали информацию о генах, которые дают команду растению производить три ключевых элемента.
1. Ксилема
Ксилема — это полые трубчатые сосуды, которые транспортируют воду и питательные вещества от корней до побегов. Без транспорта в ксилеме растение не может создавать собственную пищу посредством фотосинтеза. Помимо известных генов, необходимых для формирования ксилемы, были найдены новые и неожиданные гены.
Второй ключевой набор генов — те, которые направляют внешний слой корня на производство лигнина и суберина. Суберин — ключевое вещество в пробке, он окружает растительные клетки толстым слоем, удерживая воду во время засухи. Лигнин также делает клетки водонепроницаемыми и обеспечивает механическую поддержку.
Гены, кодирующие меристему корня растения, оказались поразительно похожими у томата, риса и Arabidopsis (растения-модели). Меристема — это растущий кончик каждого корня, источник всех клеток, из которых состоит корень.
«Это "скрытая половина" растения, критически важная для селекционеров, если они хотят успешно выращивать растение», — пояснила ведущий автор Сиобхан Брэди. «Возможность модифицировать меристему корней поможет нам создавать культуры с более желательными свойствами».
Хотя это исследование проанализировало только три растения, команда считает, что выводы могут быть применены шире. Томат и рис разделяют более 125 миллионов лет эволюции, но сходства между генами, контролирующими ключевые характеристики, сохраняются, что, вероятно, справедливо и для других культур.