Раскрытие секретов светочувствительности растений

Новое исследование биологов из Института Карнеги изменило преобладающую теорию о взаимодействии световых сигналов и гормонов у растений. Ранее считалось, что свет контролирует уровень гормона брассиностероида, который регулирует рост и развитие. Однако команда под руководством Чжи-Ёна Вана показала, что всё наоборот: брассиностероид диктует светочувствительность растения, контролируя выработку ключевого светочувствительного белка GATA2.

Свет и рост: два типа развития

  • Скотоморфогенез — рост проростков в темноте (под почвой), характеризующийся быстрым удлинением стебля.
  • Фотоморфогенез — рост на свету, при котором удлинение стебля тормозится, а листья расширяются и зеленеют.

Брассиностероид играет ключевую роль в этом переключении. Мутантные растения с дефицитом этого гормона вели себя так, будто находятся на свету, даже в темноте.

GATA2 — недостающее звено

Исследование, опубликованное в Developmental Cell, идентифицировало белок GATA2 как связующее звено между светом и брассиностероидом. Этот белок включает гены, активируемые светом, но подавляемые брассиностероидом.

Ключевые открытия:

  1. GATA2 — главный промотор роста на свету. Генетическая модификация растения Arabidopsis для сверхэкспрессии GATA2 заставляла его проявлять признаки фотоморфогенеза в темноте.
  2. Антагонизм с брассиностероидом. Эффект от избытка GATA2 был идентичен эффекту от дефицита брассиностероида.
  3. Механизм регуляции. Брассиностероид подавляет активность GATA2 в темноте, а свет стабилизирует присутствие этого белка в клетках.

«Брассиностероиды и свет антагонистически регулируют уровень активности GATA2, — поясняет Ван. — Таким образом, GATA2 представляет собой ключевой узел взаимодействия между сигнальными путями брассиностероида и света».

Это исследование открывает новые пути для изучения световой сигнализации у растений, включая возможную роль других белков семейства GATA. Результаты могут иметь значение для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.