Как свет регулирует время цветения риса
Исследователи из ITQB NOVA, IGZ и Потсдамского университета в публикации в PNAS раскрыли механизм, связывающий фотопериод и циркадные ритмы в контроле цветения риса.
Ключевой механизм: фитохром B и Evening Complex
- У риса, в отличие от Arabidopsis thaliana, для цветения требуются длинные ночи.
- Световой рецептор фитохром B под действием света инактивирует белок ELF3-1, входящий в состав Evening Complex — компонента циркадных часов, активного ночью.
- Инактивация ELF3-1 приводит к экспрессии генов, подавляющих цветение, и позднему цветению.
Экспериментальные доказательства
- Мутанты по фитохрому B имели постоянно активный белок ELF3-1 (и днем, и ночью) и цвели значительно раньше.
- При длинной ночи происходит большее накопление активного белка ELF3-1, что запускает цветение (Н. Сайбо).
- С помощью CRISPR/Cas9 были созданы растения с неактивными компонентами Evening Complex (ELF3-1, ELF3-2, LUX). Эти растения вообще не цвели независимо от длины светового периода, что доказывает необходимость комплекса для индукции цветения (Л. Андраде).
Значение и перспективы
Исследование показывает, как ключевой для питания миллиардов людей процесс контролируется небольшим числом генов-регуляторов (К. Ягер). Понимание этих механизмов на молекулярном уровне особенно важно в эпоху изменения климата, влияющего на поведение растений.
Следующие шаги:
- Изучение связи вариаций в компонентах циркадных часов с разным временем цветения у множества сортов риса.
- Целенаправленная адаптация сортов и сроков их цветения под конкретные условия окружающей среды или регионы (Н. Сайбо).
- Практическое применение: управление временем цветения для согласования цикла выращивания с условиями среды, что позволит защитить растения от холода, засухи или жары и, вероятно, повысить урожайность (Л. Андраде).