Команда из Института биологических исследований Солка (США) обнаружила, что два растительных фактора — белок PIF7 и гормон роста ауксин — являются триггерами, которые ускоряют рост, когда растения находятся в тени навеса и одновременно подвергаются воздействию высоких температур, сообщает Институт Солка. Выводы, представленные в журнале Nature Communications, помогут ученым предсказать, как растения будут реагировать на изменение климата, и разработать более устойчивые культуры.
Во время прорастания растения быстро удлиняют свои стебли, чтобы пробиться сквозь почву и — навстречу солнечному свету. В норме стебель замедляет свой рост после воздействия солнечных лучей. Но стебель может снова быстро удлиниться, если одно растение конкурирует с другими за солнечный свет или в ответ на повышение температуры увеличивает расстояние между горячей землей и листьями растения. В то время как оба условия окружающей среды — затенение и высокая температура — стимулируют рост стеблей, урожайность снижается.
В этом исследовании ученые сравнили растения, растущие в тени и при теплых температурах одновременно — условия, которые имитируют высокую плотность посевов и изменение климата. Команда использовала модельное растение резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana), а также томат и растение, родственное табаку.
Выяснилось, что все три вида растений вырастали чрезвычайно высокими, когда одновременно пытались избежать тени от соседних растений и подвергались воздействию более высоких температур. На молекулярном уровне исследователи обнаружили, что фактор транскрипции PIF7 — белок, который помогает «включать» и «выключать» гены — был доминирующим игроком, способствующим ускорению роста. При этом уровень гормона роста ауксина увеличивался, когда культуры попадали в тень соседних растений, что способствовало их росту в ответ на одновременные более высокие температуры. Этот путь PIF7-ауксин позволил растениям реагировать на окружающую среду и адаптироваться в поисках наилучших условий для роста.
Родственный фактор транскрипции, PIF4, также стимулировал удлинение стебля при высоких температурах. Однако в условиях «тень — повышенные температуры» этот фактор уже не играл важной роли. Несмотря на то что предыдущие исследования показали важность этого фактора в связанных ситуациях роста.
Исследователи считают, что есть еще один игрок, который усиливает эффект PIF7 и ауксина. Они надеются изучить этот неизвестный фактор в будущих исследованиях. Также они будут искать способы оптимизировать этот путь у сельскохозяйственных культур, чтобы они могли адаптироваться к климатическим изменениям.
Ранее мы писали о том, как растения могут перепрограммировать свои клетки для борьбы с инфекциями.
[Фото: SALK INSTITUTE COURTESY OF NATURE COMMUNICATIONS]
