Растительные гормоны гиббереллины и брассиностероиды работают в команде
Ученые из Технического университета Мюнхена (TUM) обнаружили, что два ключевых стимулятора роста растений — гиббереллины и брассиностероиды — действуют согласованно. Без брассиностероидов растение не способно производить гиббереллины.
Механизм взаимодействия
Исследование проводилось на модельном растении резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana). Ученые использовали мутантные растения с нарушенной активностью брассиностероидов. Оказалось, что такие растения производят меньше гиббереллина, что приводит к нарушению прорастания, торможению роста и задержке цветения.
«Брассиностероиды необходимы для производства гиббереллинов — это фундаментальный механизм для роста и развития растений», — поясняет профессор Бриджит Поппенбергер.
Было установлено, что за эту связь отвечают транскрипционные факторы — белки, регулирующие экспрессию генов. Активируясь под действием брассиностероидов, они запускают производство гиббереллина. «Мы расшифровали молекулярный механизм, лежащий в основе удлинения и деления клеток растений», — заключает руководитель исследования.
Практическое значение для селекции
Карликовые сорта растений (например, балконные томаты и огурцы, а также многие злаки) были специально отобраны по признаку нарушенного метаболизма брассиностероидов.
«Теперь мы понимаем, что эти дефекты влияют и на механизм действия гиббереллинов. У ячменя, например, это приводит к более коротким и устойчивым стеблям с повышенной урожайностью», — объясняет Поппенбергер.
Такие короткостебельные полукарликовые сорта (например, пшеница и рис, выведенные нобелевским лауреатом Норманом Борлоугом в 1950–1960-х годах) в сочетании с интенсивными методами земледелия позволили увеличить урожайность в пять раз и предотвратить голод в Мексике и Китае.
Перспективы применения
В то время как гиббереллины уже несколько десятилетий применяются в сельском хозяйстве (для увеличения размера плодов или получения бессемянных винограда и мандаринов), брассиностероиды таким образом не используются — это было бы слишком дорого. Однако селекция сортов с дефектами в активности брассиностероидов (как в случае с ячменем) уже доказала свою эффективность.
«Это открытие — важный шаг к лучшему пониманию того, как работают растительные стероиды, и к использованию их потенциала в селекции и производстве сельскохозяйственных культур», — резюмирует Бриджит Поппенбергер.