Новые исследования американских ученых

 

На первый взгляд может показаться, что растения никоим образом не могут влиять на свое существование, однако на самом же деле среди них существует острая конкурентная борьба за «место под солнцем». Главным оружием у растений в этой борьбе является способность расти к солнцу, получая необходимое количество света и затеняя своих конкурентов. Ученые из Института биологических исследований Солка (США) определили механизм, с помощью которого листья сообщают находящемуся в тени стеблю куда надо расти.

 

В статье, датируемой 15 апреля в «Genes and Development», ученые сообщили о том, что белок PIF7 («взаимодействующий с фитохромом фактор 7») служит в качестве ключевого звена, передающий информацию от светочувствительных элементов клеток к регуляторной системе, определяющей рост стеблей. «Нам известно, как листья распознают свет и как ауксины управляют ростом стеблей, но нам неясен сигнальный путь, соединяющий эти фундаментальные системы», — говорит Джон Кори, профессор и директор биологической лаборатории в институте биологических исследований Солка и директор Медицинского института Говарда Хьюза.

 

«На сегодняшний момент нам известно, что белок PIF7 является придаточным реле, у нас появился новый инструмент для развития сельскохозяйственных культур, который сможет оптимизировать пространство для большего производства пищи, кормовых и биотоплива. Растения через светочувствительные молекулы собирают информацию не только о нормальной или недостаточной освещенности, но и о находящихся в округе растений, «ворующих» их долю солнечного света. В листьях растений находится пигмент, молекулы которого возбуждаются световыми волнами в красной области спектра и определяют, находится ли оно на солнечной стороне или в тени других растений.

 

К примеру, если светочувствительные молекулы такого исследуемого растения как thale cress (Arabidopsis thaliana — быстрорастущий модельный организм, первое растение, ген которого был полностью расшифрован), определят, что находится на теневой стороне, то они дадут команду стеблю расти более тонким и длинным, для того, чтобы дотянуться до солнечного света. Когда исследуемое растение оставили на теневой стороне в течение длительного периода времени, то оно раньше расцвело, однако из-за чувства гибели, произвело меньшее количество семян и распространило свое потомство таким образом, чтобы оно оказалось в более солнечных условиях. В сельском хозяйстве данная реакция известна как синдром уклонения от тени. Проявлением данного синдрома является то, что при посадке слишком частыми рядами зерновые дают меньший урожай.

 

Ученым было известно, что пигмент, находящийся в листьях крестоцветных растений, фитохром В (PHYB), возбуждается при воздействии красного света всех длин волн, а также при воздействии инфракрасного излучения в тенистых местах. Однако до этого момента никто из них не смог обнаружить прямую связь между этой реакцией на свет и гормоном роста растений.

 

В своих исследованиях Кори и его коллеги, а также Жозеф Р. Экер, профессор в молекулярной и клеточной биологической лаборатории университета Солка, используя биохимический и генетический анализы, определили, что PIF 7 является ключевым молекулярным звеном между световыми сенсорами и системой выработки ауксинов. Ученые показали, что при помещении крестоцветного растения (thale cress) в затененное место происходит каскад молекулярных изменений в клетках растений: фоторецептор PHYB вызывает химические изменения в PIF 7, который затем активирует гены и направляется к клеткам для производства ауксина.

 

«Мы выяснили, что ауксин вырабатывается в листьях и «путешествует» по стеблям для того, чтобы стимулировать рост. Кроме того, нам стало известно, как тень стимулирует листья производить ауксин. «А удивительным оказалось то, — отмечает профессор Кори, — что контролировать такие важные процессы достаточно просто». Ученый добавил, что данное открытие предоставляет новые возможности для увеличения, улучшения показателей роста и уменьшения случаев появления синдрома уклонения от тени плотно посаженных друг другу растений. Высокий урожай зерновых приведет к большему производству пищи и биотоплива, а это и является успешным результатом работы.

 

По материаламGenes and Development