Химическое вещество, которое сообщает растениям, когда пора спать

У всех живых существ есть суточный цикл. У растений в течение дня «просыпаются» маленькие солнечные электростанции в листьях и преобразуют солнечный свет и CO₂ в сахара посредством фотосинтеза, а ночью эта система отключается. Многие другие процессы растений следуют аналогичному циклу.

Новые исследования проливают свет на влияние этих циклов на процессы старения растений, и наоборот.

Цикл день-ночь регулируется так называемыми циркадными часами. Нобелевская премия по физиологии и медицине 2017 года была присуждена за работу по раскрытию механизма циркадных часов у плодовых мушек.

Что такое циркадные часы?

Циркадные часы — это 24-часовые циклы, контролирующие основные биологические функции, такие как метаболизм, сон и уровень гормонов.

Исследователь доктор Майк Хейдон из Мельбурнского университета отмечает, что у растений было показано, что такие сигналы окружающей среды, как температура и солнечный свет, регулируют циркадные циклы. Однако, если поместить растение в темный шкаф, многие из этих процессов день-ночь продолжаются.

В этом процессе участвует обычный сахар, или сахароза. «Несколько лет назад мы с коллегами показали, что сахароза (которая производится при фотосинтезе) необходима для поддержания циркадных ритмов в темноте. Но мы не совсем понимали механизм этого», — говорит доктор Хейдон.

Роль этилена

Этилен, известный как «гормон старения», обычно производится растениями и наиболее известен тем, что способствует созреванию плодов.

Исследовательская коллаборация под руководством доктора Хейдона и профессора Алекса Уэбба обнаружила, что этилен является одним из ключей к поддержанию циркадного ритма растения. Работа опубликована в журнале Plant Physiology.

«Мы знали, что производство этилена следует циклу день-ночь, но не знали, что он также возвращается обратно, чтобы помочь регулировать этот цикл», — говорит доктор Хейдон.

«Существует четко определенная сеть рецепторных белков и факторов транскрипции, которые опосредуют передачу сигналов этилена у растений. Этот путь передачи сигналов этилена способствует циркадным ритмам, воздействуя на гены, регулирующие часы, такие как GIGANTEA, который также регулируется сахаром. Мы обнаружили, что этилен сокращает циркадный период, но этот эффект блокировался сахаром».

Другие «часы» и практическое значение

Циркадные часы регулируют 24-часовые циклы растений, но существуют и другие «часы», реагирующие на более длительные временные масштабы, например, сезонные циклы.

«Манипулируя ими, мы могли бы точно настраивать скорость развития для оптимизации урожайности сельскохозяйственных культур или срока хранения», — говорит доктор Хейдон.

Предыдущие исследования показали, что овощи и фрукты зависят от своих циркадных ритмов даже после сбора урожая.

Совет доктора Хейдона: оставляйте фрукты и овощи вне холодильника. «Даже после того, как они сорваны, ваши овощи — это все еще живые растительные клетки. Их лучше всего хранить как можно более свежими и близко к их естественной среде».