Ученые нашли ген, управляющий реакцией растений на засуху
Молекулярные биологи определили ген, который играет важную роль в управлении реакцией растений на колебания температур окружающей среды. Его изучение поможет создать новые сорта сельскохозяйственных культур, стойкие к засухам. Статью с описанием их работы опубликовал научный журнал Nature Communications, сообщает ИА ТАСС.
Многие ученые считают, что глобальное потепление и связанное с ним увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере в целом положительно повлияют на растения. В большинстве случаев они могут увеличить эффективность фотосинтеза, благодаря чему станет возможным запас большего количества питательных веществ и быстрый рост.
Такой ход событий стал бы безусловным плюсом для сельского хозяйства и выживания человечества. Однако подобные предположения основаны на том, что увеличение концентрации СО2 в атмосфере не повлечет за собой изменений в других физических и биологических процессах.
Исследования последних лет показывают, что факторы, сопровождающие глобальное потепление (уменьшение уровня осадков и количества опылителей, рост числа вредителей) резко уменьшат урожай многих культур уже в XXI веке.
Профессор Калифорнийского университета в Риверсайде Мэн Чэнь и его коллеги предлагают подойти к решению этой проблемы с другой стороны. Они хотят создать растения, которые будут приспособлены к новому, более жаркому и засушливому климату. Для этого ученые предлагают модифицировать геном растений, чтобы культуры лучше переносили постоянную нехватку воды и высокие температуры.
Первые подобные опыты Чэнь и его коллеги провели в 2015 году: тогда они модифицировали работу одного из рецепторов растений, который управляет реакцией на начало засухи. В своей новой работе молекулярные биологи попытались найти гены, которые отвечают за запуск этой реакции в ответ на повышение температуры окружающей среды.
Для этого ученые следили, как меняется работа различных генов растений в ответ на изменения активности белка PHYB – их главного клеточного “градусника". Ранее благодаря подобным опытам ученые открыли ген HMR, после исключения которого жизнеспособность растений при повышении температуры воздуха резко падала.
Продолжая свои эксперименты, биологи нашли еще один подобный ген – RCB. Благодаря этим участкам ДНК в клетках растений накапливается белок PIF4. Он отвечает за включение цепочки генов, связанной с реакцией растений на повышение температур.
Дальнейшие опыты показали, что потеря любого из этих двух генов выводит из строя "градусник" растений, лишая их способности приспосабливаться к изменениям температуры окружающей среды. Что интересно, в некоторых случаях из-за повреждения этих генов результат оказался противоположным – растения начинали нормально расти при высоких температурах.
Профессор Мэн и его коллеги в будущем надеются, что изучение этих генов позволит изменить их структуру так, чтобы растения нормально чувствовали себя при температурах в 27 °С и выше. Такая способность повысит урожайность сельскохозяйственных культур и сделает их более стойкими к засухам.