Как растения томата используют корни для экономии воды во время засухи
Чтобы выжить в условиях засухи, корни растений производят водоотталкивающий полимер суберин, который блокирует поток воды к листьям, где она быстро испарилась бы. У томатов суберин вырабатывается в экзодермальных клетках, расположенных прямо под кожицей корня.
Роль экзодермального суберина долгое время была неизвестна. Новое исследование Калифорнийского университета в Дэвисе, опубликованное 2 января в Nature Plants, показывает, что он выполняет ту же функцию, что и суберин в эндодерме (внутреннем слое клеток), и без него томаты хуже справляются с водным стрессом.
«Это добавляет экзодермальный суберин в наш инструментарий способов помочь растениям выживать дольше и справляться с засухой», — говорит старший автор статьи, профессор Шивон Брейди.
Генетические пути суберина
Исследователи во главе с постдоком Алексом Канто-Пастором определили все гены, активные в экзодермальных клетках корня. С помощью редактирования генов они создали мутантные линии томатов, у которых отключили несколько генов, предположительно участвующих в производстве суберина.
Было обнаружено семь генов, необходимых для отложения суберина. Для дальнейших экспериментов по устойчивости к засухе сосредоточились на двух:
- SIASFT — фермент, участвующий в синтезе суберина.
- SlMYB92 — транскрипционный фактор, контролирующий экспрессию других генов суберина.
Проверка в условиях засухи
Мутантные растения подвергли десятидневной засухе. Опыты подтвердили, что оба гена необходимы для производства суберина, и без них томаты менее устойчивы к водному стрессу. Мутантные растения хорошо росли при поливе, но после 10 дней без воды становились значительно более увядшими.
«В обоих случаях, когда есть мутации в этих генах, растения испытывают больший стресс и не способны реагировать на условия засухи», — пояснила Брейди.
Это открытие может помочь в создании засухоустойчивых сельскохозяйственных культур. Ученые планируют проверить потенциал суберина для защиты от засухи уже в полевых условиях.