Белки DELLA могут стать ключом к новой Зелёной революции
Семейство «неразборчивых» белков, обнаруженных во всех наземных растениях, отвечает за множество различных функций, несмотря на то, что остаётся относительно неизменным на протяжении более 450 миллионов лет.
Новые результаты, опубликованные в Nature Plants и New Phytologist, раскрывают новые знания о том, как белки DELLA регулируют рост растения, время прорастания и реакцию на угрозы, такие как засуха и болезни. Ключ — не в способности белков DELLA мутировать со временем, а в их способности взаимодействовать с десятками различных транскрипционных факторов — белков, ответственных за расшифровку ДНК.
Понимание механизмов, лежащих в основе функций белков DELLA, может помочь селекционерам создавать новые растительные белки для получения культур с лучшей устойчивостью и более высокой урожайностью, подобно технологиям селекции, положившим начало Зелёной революции в 1960-х годах. Многие из исходных селекционных штаммов той революции сами обладали DELLA-белками с изменённой функцией.
Исследования были проведены учёными из Института молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP) в Испании и Школы биологических наук Бирмингемского университета в Великобритании. Доктор Джульет Коутс из Бирмингемского университета заявила: «Понимая, как активность этих белков менялась со временем, мы можем лучше понять, как можно модифицировать и конструировать растения, лучше адаптированные к нашей меняющейся среде».
Чтобы выяснить, как белки DELLA изменились за 450 миллионов лет с момента появления растений на суше, исследователи изучили мхи и печёночники — растения, наиболее близко напоминающие те ранние виды-первопроходцы.
Учёным уже известно, что белки DELLA у современных цветковых растений регулируются растительным гормоном гиббереллином, который изменяет уровень DELLA в ответ на условия окружающей среды.
В новых исследованиях удалось показать, что диапазон взаимодействий белков DELLA у ранних растений был столь же сложным, но отличался от подробно изученных взаимодействий у современных культур, таких как пшеница или рис. Более того, эти взаимодействия были доступны независимо от присутствия гормона гиббереллина. Также удалось выявить основной набор взаимодействий, связанных с защитой и реакцией на низкий уровень кислорода, который был общим для всех белков DELLA.
Соавтор работы, доктор Мигель Анхель Бласкес из IBMCP, сказал: «Очень важная область работ в области биотехнологии гиббереллина — попытки получить сорта или химические соединения, которые позволяют достичь желаемых целей без побочных эффектов. Понимание того, как белки DELLA эволюционировали в природе за миллионы лет, помогает нам разрабатывать новые стратегии для создания новых вариантов DELLA с желаемыми функциями».