Новые открытия о гормонах томатов могут увеличить общую урожайность
В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Колледжа сельского хозяйства Луиса де Кейроса Университета Сан-Паулу (ESALQ-USP) в Бразилии впервые описывают, как стриголактоны — растительные гормоны, открытые несколько десятилетий назад, — контролируют цветение и плодоношение у томата (Solanum lycopersicum). Результаты исследования указывают на новую возможность управления временем плодоношения и могут значительно повлиять на общую урожайность этой культуры.
Стриголактоны, производные от каротиноидов, — относительно новая группа фитогормонов, идентифицированная как таковая лишь в 2008 году. Их важность для развития растения томата, его реакции на стресс и взаимодействия с микроорганизмами в ризосфере описана в научной литературе, но их роль в процессе размножения до сих пор была неизвестна.
В новом исследовании учёным из ESALQ-USP удалось продемонстрировать эту функцию и детально объяснить её, используя такие методы, как секвенирование и обработка данных mRNA, количественная оценка транскриптов генов с помощью qRT-PCR, масс-спектрометрия, а также статистический и функциональный анализ.
Для этого они проанализировали и сравнили две группы растений: одна была генетически модифицирована для нарушения выработки стриголактонов, а другая состояла из растений с синтетической версией фитогормона, которая, как выяснилось, способствует более быстрому и лучшему цветению, что давало больше плодов.
Исследователи также выявили детали работы механизма.
«Мы показали, что стриголактоны контролируют цветение у томата, регулируя путь microRNA319 и уровни гиббереллина [регуляторов роста и прорастания растений]», — сказал Фабио Тебальди Силвейра Ногейра, соавтор статьи и главный исследователь тематического проекта, частью которого было это исследование.
«Когда уровни стриголактона в листьях и меристемах повышаются, растение стремится снизить уровни гиббереллина и повысить уровни этого microRNA».
Экономический интерес
Полученные результаты могут напрямую повлиять на управление посевами томатов и их урожайность.
«Результаты ясно показывают, что растение легче цветёт в присутствии стриголактона, при этом количество цветов и плодов значительно увеличивается. Это означает, что теперь мы можем полагаться на новый фитогормон для контроля времени цветения», — сказал Ногейра.
Следующие шаги будут включать исследование того, взаимодействуют ли другие пути microRNA и гормоны и влияют ли они на развитие растения, увеличивая урожайность и размер плодов. Исследователи также планируют протестировать эффекты стриголактона на других культурах, представляющих экономический интерес, таких как соя и кукуруза.
Исследование проводилось в партнёрстве с учёными из итальянского стартапа StrigoLab, базирующегося в Туринском университете в Италии; с Лабораторией стресса растений того же университета под руководством Франчески Кардинале, последнего автора статьи; а также с Лабораторией регуляторов роста Университета Палацкого в Чехии и Институтом экспериментальной ботаники Чешской академии наук.