Расшифровка механизма контроля светом образования устьиц у растений

Биологи из Национального университета Сингапура (NUS) обнаружили механизм, с помощью которого свет регулирует образование устьиц на поверхности листа — процесс, критически важный для адаптации и жизнеспособности растений.

Устьица — это поры на внешнем слое (эпидермисе) листьев и стеблей, контролирующие скорость газообмена у наземных растений. Их количество, размер и распределение сильно варьируются и меняются под влиянием внешних факторов, что позволяет растениям адаптироваться к разным условиям. Считается, что свет, как ключевой внешний сигнал для развития растений, запускает образование устьиц для поглощения углекислого газа. Однако детальный механизм связи световых сигналов с образованием устьиц оставался неясным.

Многочисленные исследования показали, что ген ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5) играет важную роль в опосредованных светом изменениях развития растений. Профессор Лау Он Сун и его команда из Департамента биологических наук NUS установили связь между HY5 и запускаемым светом образованием устьиц.

Исследователи обнаружили, что на свету HY5 положительно регулирует развитие устьиц на ранних стадиях. Интересно, что HY5 экспрессируется во внутренней ткани листа (мезофилле) и активирует STOMAGEN. Этот белок секретируется во внеклеточное пространство и, в свою очередь, стабилизирует главный регулятор развития устьиц SPEECHLESS (SPCH) в эпидермисе. Это приводит к усиленному образованию устьиц.

Эти результаты показывают, что внешние стимулы могут изменять экспрессию генов в клетках одной ткани и тем самым влиять на развитие клеток в другой ткани.

Профессор Лау отметил: «Результаты интригуют, поскольку предполагают тесную координацию между слоями тканей в растениях при их реакции на окружающую среду. В дальнейшем мы планируем исследовать, могут ли другие стимулы, включая гормоны растений и изменения температуры, влиять на развитие устьиц через HY5 и STOMAGEN. Обнаруженный здесь регуляторный модуль также может служить отправной точкой для повышения жизнеспособности растений в различных условиях выращивания».