Фотосинтез растений подавляется бактериальным предком

Исследователи из CNRS, CEA и Университета Экс-Марсель показали, что древний сигнальный путь, унаследованный от бактерий, влияет на рост и развитие растений. Хлоропласт, компартмент, ответственный за фотосинтез растений, является ключевым компонентом этого пути. Понимание его работы позволит разработать стратегии защиты сельскохозяйственных культур от климатических изменений и улучшить фотосинтез для получения биотоплива и других ценных продуктов. Результаты опубликованы в журнале Plant Cell 25 февраля 2016 года.

Учёные исследовали малоизученный сигнальный путь, который уже присутствовал у бактериального предка хлоропласта. Этот путь зависит от молекулы, играющей важную роль в реакции бактерий на стресс: гуанозинтетрафосфата. Генетически модифицировав содержание гуанозинтетрафосфата в хлоропластах растений, исследователи показали, что он ингибирует активность хлоропластов, влияя на их функцию и размер.

Неожиданно также было обнаружено, что этот бактериальный сигнальный путь играет ключевую роль в коммуникации между хлоропластом и ядром клетки, которая регулирует рост и развитие растения.

Этот механизм можно использовать для оптимизации фотосинтетической эффективности растений, испытывающих недостаток воды и питательных веществ. Потенциальные области применения — сельское хозяйство и выращивание культур в реакторах для целей «зелёной» химии и получения биотоплива из водорослей.

Фотосинтез происходит в хлоропластах, которые возникли более миллиарда лет назад в результате эндосимбиоза между одноклеточным эукариотом (общим предком растений и животных) и бактерией. Эти отношения позволяют фотосинтезирующим эукариотам (зелёным растениям и водорослям) поддерживать экосистемы по всей планете.