Розкрито секрет світлової чутливості рослин

Как відомо рослини дуже чутливі до світла, оскільки світло є для них необхідним джерелом енергії, а також важливою умовою, при якому активізуються спеціальні фоторецептори, що регулюють ріст, метаболізм і фізіологічний розвиток. Вчені вважають, що ці світлові умови контролюють ріст і розвиток рослини, приводячи в дію або зупиняючи діяльність певних гормонів. Нове дослідження біологів з Університету Карнегі, що спеціалізуються на рослинах, змінило відому досі теорію про те, як взаємодіють між собою світлові сигнали і гормони. Ці нові відомості могли б бути корисними в успішному здійсненні посівів сільськогосподарських культур.

Прежде було відомо, що рослинний гормон, названий брасиностероїдів, необхідний для реакції рослин на світлові сигнали. Цей вирішальний гормон стероїдного типу виявлений у всьому королівстві рослин і відповідає за регулювання багатьох аспектів росту і розвитку. Дивно нове дослідження групи вчених під керівництвом біолога Зі-Енг Ванга (Zhi-Yong Wang) Університету Карнегі показує, що світло не контролює рівень брасиностероїдів, виявленого в рослинах, як очікувалося. Замість цього брасиностероїдів диктує світлову чутливість рослини. Він це робить, керуючи виробництвом ключового білка, що реагує на світло.

Сведенія науково-дослідної групи про взаємодію брасиностероїдів зі світлом у зростаючих саджанцях змінили звичну модель розуміння відносин між світловими умовами і гормонів в регулюванні фотосинтезу і зростанні. Результати були опубліковані в грудневому випуску видання Developmental Cell.

Находясь ще під поверхнею грунту, в темряві, саджанці рослин ростуть особливим способом, який прискорює процес проштовхування супліддя нирки в повітря, одночасно захищаючи її від пошкоджень. Цей тип росту названий скотоморфогенез. Потрапивши під промені світла, саджанці перемикаються на інший, більш регулярний, тип росту, названий фотоморфогенез, протягом якого стовбур перестає рости, а листя стають широкими і зеленимі.

Много компонентів задіяно в цьому процесі розвитку, включаючи брасиностероїдів. Попередні дослідження показали, що рослини мутанти при недостатній кількості брасиностероїдів росли, як ніби вони перебували на світі, навіть коли вони були в темряві. Дослідження також показало, що багато генів реагували на стимулювання від світла та брасиностероїдів у зворотному напрямку. Але вчені не до кінця розуміли, як цей антагоністичний процес проходив, особливо після того, як вони виявили, що рівні брасиностероїдів в клітинах рослин не значно відрізнялися між рослинами, вирощеними в темряві і на світлі.

Новое дослідження групи вчених Університету Карнегі ідентифікує білок, названий GATA2, як відсутнє з'єднання в цій системі зв'язку. Цей білок повідомляє розвиваються саджанцям, якого типу росту потрібно слідувати.

GATA2 - частина класу білків показника GATA, які виявлені в рослинах, грибку і багатьох тварин. Фактори GATA просувають конструкцію ряду нових білків, рецепти для яких закодовані в ДНК. Це відбувається за допомогою перемикань різних генів. У арабідопсис, експериментальному рослині сімейства капустяних, які застосовуються у цьому аналізі, є 29 генів для різних членів сімейства фактора GATA. Деякі з них продемонстрували свій вплив в розвитку квітки, метаболізмі вуглецю та азоту і виробництві зеленого хлорофілу пігменту.

Научно-дослідна група Ванга виявила, що GATA2 входить в безліч генів, діяльність яких включається світлом, але вимикається брасиностероїдів. Потім стало очевидно, що брасиностероїдів гальмує виробництво білка GATA2, а світло стабілізує його присутність у клітині растенія.

Орігінал (на англ. мовою): Physorg Переклад: М. Гончар

• Как животные получают свои «совершенно несовершенные» пятна и полосы
• Гипергравитация повышает продуктивность мха: японские учёные нашли ген, отвечающий за адаптацию
• Осы, которые умеют «ставить жизнь на паузу»: открытие может помочь замедлить старение у людей
• Против Дарвина: ученые обнаружили, что черви «переписали» свою ДНК, чтобы выжить на суше
• Зимний морской лёд усиливает способность Южного океана поглощать CO₂
• Горбатые киты играют с людьми, пуская кольца пузырей: возможно, это способ общения
• Как жили «полярные динозавры»: ученые воссоздали древнюю экосистему Антарктики 120 миллионов лет назад
• Койоты в Лос-Анджелесе менее склонны проводить время в богатых районах