Искусственная регуляция развития устьиц может повысить устойчивость растений к стрессу

Два MYB-транскрипционных регулятора, FLP и его паралог AtMYB88, избыточно регулируют симметричное деление материнских клеток замыкающих клеток устьиц и реакцию на абиотический стресс у Arabidopsis thaliana. У гороха (Pisum sativum) идентифицирован только один ортолог гена FLP — PsFLP.

Изучение развития устьиц у гороха имеет большое значение для улучшения важных агрономических признаков у бобовых. Однако биологическая функция PsFLP ранее не была исследована.

В исследовании, опубликованном в Physiologia Plantarum, ученые из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук и их коллеги изучили функцию гена PsFLP с помощью технологии вирус-индуцированного сайленсинга генов (VIGS).

С помощью VIGS-технологии исследователи получили линии гороха с аномальными кластерами устьиц, что указывает на участие PsFLP в регуляции их симметричного деления. Количество устьичных единиц на единицу площади у линий с сайленсингом было значительно выше, чем у дикого типа.

Данные количественной ПЦР в реальном времени (qRT-PCR) показали, что PsFLP может ингибировать экспрессию генов CYCA2;3 и CDKA;1 и положительно регулировать уровни экспрессии генов AAO3, NCED3 и SnRK2.3 у Arabidopsis thaliana.

Таким образом, PsFLP не только регулирует симметричное деление устьиц, но и может регулировать гены синтеза АБК (абсцизовой кислоты) и гены передачи сигнала, участвуя в путях ответа на засуху.

«Наше исследование дает новое понимание того, как можно повысить устойчивость растений к стрессу путем искусственной регуляции развития устьиц», — заявил профессор Чэнь Цзянхуа (XTBG).

Результаты показывают, что соответствующее изменение количества устьиц и регулирование их плотности может поддерживать фотосинтетическую активность растений, эффективно предотвращать потерю воды, повышать засухоустойчивость и улучшать урожайность сельскохозяйственных культур.