В США новая исследовательская группа ученых-ботаников, которую возглавляет доктор философии Ру Чжан, ассоциированный член Центра изучения растений имени Данфорта, получила новое финансирование от Национального научного фонда для изучения того, как фотосинтезирующие клетки сохраняют «память о тепловом стрессе» (“heat stress memory”, HSM). Эта особенность растений представляет собой важнейший адаптивный механизм, который может помочь будущим сельскохозяйственным культурам противостоять интенсивным и частым волнам жары.
Фотосинтез, процесс преобразования солнечного света в энергию, является ключевым фактором жизни и роста растений (соответственно, и производства урожая), но он особенно уязвим к воздействию высоких температур.
Высокие температуры в полевых условиях могут снижать эффективность фотосинтеза с дальнейшими негативными эффектами по цепочке. Тем не менее, ученые до сих пор мало знают о том, как растения, особенно процессы фотосинтеза, реагируют на многократное воздействие тепла и адаптируются к нему на клеточном и генетическом уровнях.
«Растения часто сталкиваются с одними и теми же стрессовыми факторами снова и снова, но при этом обладают замечательными стратегиями для сохранения стрессовой памяти и восстановления роста. Изучив, как фотосинтезирующие клетки «реагируют» на тепло и «запоминают» его на молекулярном и генетическом уровне, мы можем заложить основу для будущих подходов к повышению урожайности сельскохозяйственных культур при высоких температурах», говорит Ру Чжан.
В рамках нового исследовательского проекта будет использовано мощное сочетание междисциплинарных инструментов, включая полногеномные и высокопроизводительные подходы, для расшифровки механизмов регуляции HSM в фотосинтезирующих клетках.
В отличие от многих предыдущих исследований, которые основывались на кратковременных стрессовых событиях или растениях, выращенных в искусственных условиях (например, в чашках Петри), команда будет изучать HSM в нескольких поколениях, используя тщательно контролируемые культуры водорослей наряду с модельными растениями, выращенными в почве, в физиологически значимых условиях, более приближенных к природным.
В исследовании примут участие ученые широкого круга, изучающие реакции растений на стресс, с целью разработки инновационных сельскохозяйственных решений и повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к тепловому стрессу.
Помимо научных открытий, проект будет поддерживать образовательные и просветительские мероприятия, направленные на подготовку стажеров различного уровня и внедрение вычислительных инструментов в качестве ресурсов для сообщества, тем самым расширяя влияние исследования.
В число соруководителей проекта входят Сюэхуа Чжун, доктор философии, профессор биологии Вашингтонского университета в Сент-Луисе, и Цзяньлинь Чэн, доктор философии, профессор электротехники и информатики Университета Миссури в Колумбии.
Источник: Danforth Plant Science Center.
