Расліны моцна даўжэюць, выгінаюцца, каб забяспечыць доступ сонечнага святла да кожнага са свайго лісця. Нягледзячы на назіранне за гэтай з'явай на працягу стагоддзяў, навукоўцы да канца не разумеюць яе. Цяпер навукоўцы з інстытута Солка выявілі, што два раслінных фактары - бялок PIF7 і гармон росту аўксін - з'яўляюцца трыгерамі, якія паскараюць рост, калі расліны знаходзяцца ў цені і адначасова падвяргаюцца ўздзеянню высокіх тэмператур. афіцыйны сайт інстытута.
Высновы, апублікаваныя ў часопісе Nature Communications 29 жніўня 2022 г., дапамогуць навукоўцам прадказаць, як расліны будуць рэагаваць на змяненне клімату, і павысіць ураджайнасць, нягледзячы на глабальнае пацяпленне клімату, якое наносіць шкоду ўраджаю.
"Прама цяпер мы вырошчваем сельскагаспадарчыя культуры з пэўнай шчыльнасцю, але нашы вынікі паказваюць, што трэба будзе знізіць гэтую шчыльнасць для аптымізацыі росту раслін па меры змены клімату", – кажа старэйшы аўтар прафесар Джаан Чоры, дырэктар Лабараторыі малекулярнай і клетачнай біялогіі раслін інстытута Солка і Ховарда, даследчык Медыцынскага інстытута Х'юза. "Разуменне малекулярнай асновы таго, як расліны рэагуюць на святло і тэмпературу, дазволіць нам сапраўды наладзіць шчыльнасць пасеваў такім чынам, каб атрымаць найлепшыя ўраджаі".
Падчас прарастання сеянцы хутка падаўжаюць свае сцеблы, каб прабіцца скрозь глебу і як мага хутчэй захапіць сонечнае святло. У норме сцябло запавольвае свой рост пасля ўздзеяння сонечных прамянёў. Але сцябло можа зноў хутка надтачыць, калі расліна канкуруе з навакольнымі раслінамі за сонечнае святло або ў адказ на павышэнне тэмпературы павялічвае адлегласць паміж гарачай зямлёй і лісцем расліны. У той час як абедзве ўмовы навакольнага асяроддзя - зацяненне і высокая тэмпература - стымулююць рост сцеблаў, яны таксама зніжаюць ураджайнасць.
У гэтым даследаванні навукоўцы параўналі расліны, якія растуць у цені і пры цёплых тэмпературах адначасова - умовы, якія імітуюць высокую шчыльнасць пасеваў і змяненне клімату. Навукоўцы выкарыстоўвалі мадэльную расліну Arabidopsis thaliana, а таксама тамат і блізкі сваяк тытуню, таму што ім было цікава паглядзець, ці аднолькава на ўсе тры віды раслін уплываюць гэтыя ўмовы навакольнага асяроддзя.
Ва ўсіх трох выглядаў каманда даследнікаў выявіла, што расліны вырасталі надзвычай высокімі, калі адначасова спрабавалі пазбегнуць цені, стваранай суседнімі раслінамі, і падвяргаліся ўздзеянню больш высокіх тэмператур. На малекулярным узроўні даследчыкі выявілі, што фактар транскрыпцыі PIF7, бялок, які дапамагае "ўключаць" і "выключаць" гены, спрыяў паскарэнню росту. Яны таксама выявілі, што ўзровень аўксіну, гармону росту, павялічваўся, калі культуры выяўлялі суседнія расліны, што спрыяла росту ў адказ на адначасовыя больш высокія тэмпературы. Гэты сінэргетычны шлях PIF7-аўксін дазволіў раслінам рэагаваць на навакольнае асяроддзе і адаптавацца ў пошуках найлепшых умоў для росту.
Роднасны фактар транскрыпцыі, PIF4, таксама стымуляваў падаўжэнне сцябла пры высокіх тэмпературах. Аднак пры спалучэнні цені і падвышаных тэмператур гэты фактар ужо не гуляў важнай ролі.
"Мы былі здзіўлены, выявіўшы, што PIF4 не гуляе важнай ролі, таму што папярэднія даследаванні паказалі важнасць гэтага фактару ў звязаных сітуацыях росту", – кажа першы аўтар даследавання Ёгеў Бурко, навуковы супрацоўнік інстытута Солка і дацэнт Арганізацыі сельскагаспадарчых даследаванняў у Інстытуце вулканаў Ізраіля. «Той факт, што PIF7 з'яўляецца дамінантнай рухаючай сілай росту гэтай расліны, стаў сапраўдным сюрпрызам. Дзякуючы гэтым новым ведам мы спадзяемся дакладна наладзіць рэакцыю росту розных сельскагаспадарчых культур, каб дапамагчы ім адаптавацца да змены клімату».
Даследнікі лічаць, што ёсць яшчэ адзін фактар, які яшчэ трэба адкрыць, які ўзмацняе эфект PIF7 і аўксіну. Яны спадзяюцца вывучыць гэты невядомы фактар у будучых даследаваннях. Лабараторыя Берко таксама будзе вывучаць, як можна аптымізаваць гэты шлях у сельскагаспадарчых культур.
"Глабальныя тэмпературы павышаюцца, таму нам патрэбныя харчовыя культуры, здольныя расці ў гэтых новых умовах", – кажа Чоры, адзін з кіраўнікоў ініцыятывы Солка па выкарыстанні раслін і загадчыца кафедры біялогіі раслін Говарда Х. і Мар'ям Р. Ньюман. "Мы вызначылі ключавыя фактары, якія рэгулююць рост раслін пры высокіх тэмпературах, што дапаможа нам вырошчваць больш прадуктыўныя культуры, каб пракарміць будучыя пакаленні".