Как части растения «общаются» друг с другом на благо целого

Известно, что корни растений могут общаться с побегами. Новое исследование учёных из Оксфорда (в сотрудничестве с исследователями из Китайской академии наук в Пекине) раскрывает механизм этого процесса.

Механизм коммуникации

Коммуникация осуществляется за счёт перемещения агента из побега в корень. Этим агентом является белок HY5 — транскрипционный фактор, способный активировать гены.

• HY5 уже был известен как регулятор скорости фотосинтеза (захвата CO₂) в побеге.
• Новое исследование показывает, что HY5 действует как агент коммуникации, перемещаясь по флоэме (части сосудистой системы растения).

Функция в корне

Попав в корень, HY5 активирует ряд генов в корневых клетках, включая гены, кодирующие нитратные транспортеры, которые извлекают нитрат из почвы. Эта активация также зависит от сахаров (показателя захвата CO₂), которые также перемещаются по флоэме из побега в корень.

Таким образом, движение HY5 и сахаров из побега в корень увеличивает поглощение нитрата корнем.

Метод открытия

Использование генетики позволило сделать открытие. Учёные искали мутанты с нарушенной коммуникацией побег-корень. Один из мутантов указал на ген, кодирующий белок HY5. Этот подход показал, что HY5 перемещается из побега в корень — ранее неизвестное свойство этого белка.

Значение работы

• Фундаментальная наука: Значительно углубляет понимание того, как побеги и корни координируют рост и метаболизм всего растения. Это начало новой важной области в фундаментальной биологии растений.
• Практическое применение: HY5 изначально был идентифицирован как белок, регулирующий рост растений в ответ на свет. Большинство сельскохозяйственных культур (пшеница, рис, кукуруза) выращиваются в скученных посадках, где растения затеняют друг друга.
  • HY5 теперь может стать мишенью для селекционеров, чтобы повысить его активность в корнях затенённых растений и улучшить поглощение нитратов из почвы.
  • Это повысит эффективность использования удобрений, снизит экологический ущерб от их стока с полей и внесёт вклад в экологически устойчивое увеличение урожайности, необходимое для растущего населения мира.