Ученые исследуют механизм устойчивости растений к изменению климата
Растения не могут укрыться от жары, как животные. Температура влияет на их распространение, время цветения, урожайность и устойчивость к болезням.
«Важно понять, как растения реагируют на температуру, чтобы прогнозировать будущую доступность пищи и разрабатывать технологии, помогающие растениям справляться с потеплением», — говорит Менг Чен, доцент клеточной биологии Калифорнийского университета в Риверсайде.
Команда Чена исследует роль фитохрома B — молекулярного сигнального пути, который может быть ключевым в температурном ответе растений.
В статье в Nature Communications ученые описывают генетические триггеры, подготавливающие растение-модель Arabidopsis к росту при разных температурах.
Растения растут в соответствии с циркадными ритмами. Ранее считалось, что Arabidopsis (озимое растение) чувствует повышение температуры ночью, хотя в природе с этим он, вероятно, не сталкивается.
«Наше понимание предполагает, что фитохром B должен чувствовать температуру днем, когда растение действительно испытывает тепло», — отмечает Чен.
Эксперименты, имитирующие зимние условия, показывали сильный ответ фитохрома B, а летние — менее выраженный. Команда изучила роль фитохрома B при 21 °C и 27 °C в красном свете, чтобы исключить влияние других длин волн.
«В этих условиях мы видим четкий ответ. Работа показывает, что фитохром B является датчиком температуры днем летом. Без этого фоторецептора реакция растений значительно снижается», — говорит Чен.
Исследование также выявило роль HEMERA — транскрипционного активатора, который включает гены, контролирующие рост растений в ответ на температуру.
«Мы нашли главный контрольный механизм для восприятия температуры у растений. HEMERA консервативна у всех растений — от мхов до цветковых», — заявляет Чен.
Ученые признают, что не все растения могут реагировать так же, как Arabidopsis. Прежде чем применять эти знания, нужно изучить, как этот путь работает в разных системах. Чен полагает, что путь, вероятно, сходен у всех растений и требует лишь небольших модификаций.
Дальнейшие планы включают эксперименты в белом свете и суточных условиях, а также изучение HEMERA в других растениях.
«Чтобы справиться с быстрыми изменениями температуры из-за глобального потепления, нам, возможно, придется помочь природе в эволюции сельскохозяйственных культур. Это потребует молекулярного понимания того, как растения чувствуют и реагируют на температуру», — заключает Чен.
Статья «Daytime temperature is sensed by phytochrome B in Arabidopsis through a transcriptional activator HEMERA» опубликована в декабрьском номере Nature Communications.