Расшифровка механизма выживания растений при засухе

Биологи из Национального университета Сингапура выяснили, как растения подавляют образование устьиц — микроскопических пор на своей поверхности, — чтобы ограничить потерю воды в условиях засухи.

Устьица, расположенные на поверхности листьев, критически важны для газообмена между растением и атмосферой. Однако они же являются и основными местами потери воды, которая испаряется из листьев в виде водяного пара. При нехватке воды растения запускают два устьичных ответа для её сохранения: закрывают поры существующих устьиц и ограничивают образование новых.

Эти ответы, опосредуемые фитогормоном абсцизовой кислотой (ABA), критически важны для адаптации растений к засухе и особенно актуальны для устойчивого сельского хозяйства в условиях меняющегося климата. Однако механизм, с помощью которого ABA подавляет образование устьиц, оставался неизвестным.

В последнем выпуске журнала Science Advances исследовательская группа под руководством доцента ЛАУ Он Суна с кафедры биологических наук Национального университета Сингапура сообщила о механизме этого подавления развития устьиц, вызванного засухой.

Учёные обнаружили, что ключевые киназы сигнального пути ABA, активируемые при засухе, напрямую фосфорилируют главный регулятор устьиц SPEECHLESS (SPCH). Фосфорилирование — это присоединение фосфатной группы к молекуле. Индуцированное ABA фосфорилирование белка SPCH происходит в двух различных сайтах и запускает его деградацию.

Поскольку SPCH способствует развитию устьиц, его фосфорилирование привело к снижению уровня SPCH и количества устьиц, а устранение этих сайтов (образец S240/271A) дало обратный эффект. Важно, что исследователи также продемонстрировали, что растения с изменёнными сайтами фосфорилирования SPCH проявляли различную устойчивость к засухе.

Профессор Лау заявляет: «Наши результаты показывают, что конкретный "код" лежит в основе ключевого ответа растений на сохранение воды. Это захватывающе, потому что предполагает, что, манипулируя этим кодом, мы могли бы точно настраивать засухоустойчивость сельскохозяйственных культур и оптимизировать их для различных условий выращивания — от традиционного до городского земледелия».