Раскрыт секрет световой чувствительности растений

Как известно растения очень чувствительны к свету, поскольку свет является для них необходимым источником энергии, а также важным условием, при котором активизируются специальные фоторецепторы, регулирующие рост, метаболизм и физиологическое развитие. Ученые считают, что эти световые условия контролируют рост и развитие растения, приводя в действие или останавливая деятельность определенных гормонов. Новое исследование биологов из Университета Карнеги, специализирующихся на растениях, изменило известную до сих пор теорию о том, как взаимодействуют между собой световые сигналы и гормоны. Эти новые сведения могли бы быть полезными в успешном осуществлении посевов сельскохозяйственных культур.

Прежде было известно, что растительный гормон, названный брассиностероид, необходим для реакции растений на световые сигналы. Этот решающий гормон стероидного типа обнаружен во всем королевстве растений и отвечает за регулирование многих аспектов роста и развития. Удивительно новое исследование группы ученых под руководством биолога Зи-Ёнг Ванга (Zhi-Yong Wang) Университета Карнеги показывает, что свет не контролирует уровень брассиностероида, обнаруженного в растениях, как ожидалось. Вместо этого брассиностероид диктует световую чувствительность растения. Он это делает, управляя производством ключевого белка, реагирующего на свет.

Сведения научно-исследовательской группы о взаимодействии брассиностероида со светом в растущих саженцах изменили привычную модель понимания отношений между световыми условиями и гормонов в регулировании фотосинтеза и росте. Результаты были опубликованы в декабрьском выпуске издания Developmental Cell.

Находясь еще под поверхностью почвы, в темноте, саженцы растений растут особым способом, который ускоряет процесс проталкивания соплодия почки в воздух, одновременно защищая ее от повреждений. Этот тип роста назван скотоморфогенез. Попав под лучи света, саженцы переключаются на другой, более регулярный, тип роста, названный фотоморфогенез, в течение которого ствол перестает расти, а листья становятся широкими и зелеными.

Много компонентов задействовано в этом процессе развития, включая брассиностероид. Предшествующие исследования показали, что растения мутанты при недостаточном количестве брассиностероидов росли, как будто они находились на свете, даже когда они были в темноте. Исследование также показало, что многие гены реагировали на стимулирование от света и брассиностероида в обратном направлении. Но ученые не до конца понимали, как этот антагонистический процесс проходил, особенно после того, как они обнаружили, что уровни брассиностероида в клетках растений не значительно отличались между растениями, выращенными в темноте и на свете.

Новое исследование группы ученых Университета Карнеги идентифицирует белок, названный GATA2, как отсутствующее соединение в этой системе связи. Этот белок сообщает развивающимся саженцам, какому типу роста нужно следовать.

GATA2 – часть класса белков показателя GATA, которые обнаружены в растениях, грибке и многих животных. Факторы GATA продвигают конструкцию ряда новых белков, рецепты для которых закодированы в ДНК. Это происходит с помощью переключений различных генов. В Арабидопсисе, экспериментальном растении семейства капустных, использованном в этом анализе, есть 29 генов для различных членов семейства фактора GATA. Некоторые из них продемонстрировали свое влияние в развитии цветка, метаболизме углерода и азота и производстве зеленого хлорофилла пигмента.

Научно-исследовательская группа Ванга обнаружила, что GATA2 входит во множество генов, деятельность которых включается светом, но выключается брассиностероидом. Затем стало очевидно, что брассиностероид тормозит производство белка GATA2, а свет стабилизирует его присутствие в клетке растения.

Оригинал (на англ. языке): Physorg  Перевод: М. Гончар

• Одинокий дельфин развил уникальный язык
• Крылья птиц и летучих мышей: разные пути эволюции
• Обнаружен неожиданно крупный вид древнего млекопитающего в Патагонии
• Путешествия мамонтов связаны с самыми ранними охотничьими лагерями Аляски
• Серые рифовые акулы меняют наши представления о том, как они дышат
• У Галапагосских островов обнаружили корраловый риф
• Обнаружено фильтрующее питание, подобное китовому, у доисторического морского рептилии
• Мини-кенгуру возвращаются в Южную Австралию после исчезновения на 100 лет