Внутренний термометр семян контролирует время прорастания

Прорастание — критическая стадия жизни растения, когда семя переходит от устойчивого состояния к уязвимому проростку. Выживание молодого растения зависит от точного времени этого перехода.

Учёные из Женевского университета (UNIGE) обнаружили у семян внутренний «термометр», который может задерживать или блокировать прорастание, если температура слишком высока для будущего проростка. Это открытие может помочь оптимизировать рост растений в условиях глобального потепления. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Недремлющие семена могут блокировать прорастание при внезапном повышении температуры (выше 28°C). Этот механизм термоингибирования позволяет очень тонко регулировать процесс: разница всего в 1–2°C может задержать прорастание популяции семян и повысить шансы на выживание проростков.

Ключевой белок — фитохром B

Исследователи изучали механизмы термоингибирования на модели Arabidopsis thaliana (семейство Brassicaceae). У более развитых проростков повышение температуры стимулирует рост стебля. Этот процесс контролирует белок фитохром B, чувствительный к свету и температуре. Повышение на 1–2°C инактивирует фитохром B, что ослабляет его тормозящее действие на рост.

Роль эндосперма как термометра

Учёные разделили семена на эмбрион (будущее растение) и эндосперм (питательная ткань, контролирующая прорастание у Arabidopsis). Оказалось, что эмбрионы, лишённые эндосперма, не останавливают рост при высоких температурах, что приводит к их гибели.

«Термоингибирование у Arabidopsis контролируется не автономно эмбрионом, а реализуется эндоспермом. Без эндосперма эмбрион не "почувствует", что температура слишком высока, и начнёт прорастать, что будет фатальным», — объясняет Уршула Пискуревич, первый автор исследования.

Значение для сельского хозяйства

Термоингибирование прорастания — новый пример влияния климатических изменений на циклы жизни растений.

«Эта особенность повлияет на распространение видов и растениеводство, и её влияние будет усиливаться по мере роста глобальных температур», — отмечает Луис Лопес-Молина, последний автор работы.

Понимание того, как свет и температура запускают или задерживают прорастание, поможет оптимизировать рост растений в различных климатических условиях.