Ген AtABCG22 защищает растения от засухи
Исследователи из Центра наук о растениях RIKEN в Йокогаме (Япония) под руководством Такаши Куромори идентифицировали ген, который помогает растениям экономить воду в условиях засухи. Это открытие приближает биологов к пониманию механизмов засухоустойчивости растений. Работа опубликована в The Plant Journal.
Для роста растениям необходимо поглощать углекислый газ из атмосферы через устьица — крошечные поры на поверхности листьев. Однако при открытии устьиц для газообмена происходит транспирация — потеря воды.
Во время засухи растения защищаются от чрезмерной потери воды, регулируя открытие и закрытие устьиц. Каждую устьичную щель окружает пара специализированных замыкающих клеток. При обезвоживании гормон абсцизовая кислота (ABA) запускает реакцию на засуху, способствуя закрытию устьиц через воздействие именно на эти клетки.
Работая с растением Arabidopsis thaliana, учёные ранее обнаружили ген AtABCG25, экспрессирующийся в сосудистых тканях и участвующий в транспорте и ответе на ABA. В новой работе они идентифицировали родственный ген AtABCG22, который экспрессируется преимущественно в замыкающих клетках и регулирует работу устьиц у арабидопсиса. Оба гена кодируют белки-транспортёры ABC («ATP-binding cassette»), которые используют энергию молекулы АТФ для переноса веществ через клеточные мембраны.
Используя метод тепловизионной съёмки (транспирация охлаждает лист, снижая его температуру), исследователи показали, что мутантные растения с нефункциональным белком AtABCG22 имели более низкую температуру листьев и повышенную потерю воды по сравнению с нормальными (дикого типа). Эти мутанты также были более чувствительны к засухе. Это означает, что AtABCG22 играет роль в регуляции устьиц и защите растений от стресса, вызванного засухой.
Дальнейшие эксперименты с скрещиванием различных мутантов показали, что AtABCG22 генетически взаимодействует с другими генами, уже известными своим участием в биосинтезе, транспорте или передаче сигнала ABA.
Следующая задача — идентифицировать конкретную молекулу (или молекулы)-мишень, которую транспортирует AtABCG22. Эта работа в перспективе может привести к созданию засухоустойчивых сортов сельскохозяйственных культур.