Как обмануть растения, чтобы они «видели» свет: контроль над важнейшим «переключением» на Земле

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон под руководством профессора генетики Ричарда Вирстры впервые определили структуру ключевого светочувствительного молекулярного «глаза» растений — фитохрома. Эта молекула сообщает растениям, когда прорастать, расти, цвести и стареть, преобразуя солнечный свет в химические сигналы.

• Функция: Фитохром определяет длину волны света. Растения на полном солнце поглощают красный свет, а в тени — только оставшийся дальний красный свет. Тип света, который «видит» фитохром, заставляет растение либо вытягиваться, либо цвести и плодоносить. Фитохром переключается между активным и неактивным состоянием.
• Значение: «Фотопревращение между активным и неактивным состояниями фитохромов — возможно, важнейшее «переключение» на этой планете, так как оно говорит растениям стать фотосинтезирующими и, как следствие, производить пищу, которую мы едим, и кислород, которым мы дышим», — говорит Вирстра.
• Применение: Команда обнаружила, что, внося специфические изменения в световой сенсор, можно обмануть его, заставив дольше оставаться в активном состоянии. «Мутируя фитохромы, мы создали растения, которые думают, что находятся на полном солнце, даже когда это не так», — поясняет Вирстра.
• Перспективы: Эта технология может позволить выращивать растения с более высокой плотностью посадки, экономя пространство и ресурсы, так как растения не будут вытягиваться в тени. Также открытие может привести к созданию новых флуоресцентных молекул для исследований клеток и использоваться в оптогенетике.

Структура была опубликована в Proceedings of the National Academy of Science и представлена на ежегодном собрании Американского общества биологов растений. Вирстра уже имеет несколько патентов на технологии, основанные на структурах фитохромов, и ведет переговоры об их коммерциализации.