Маленький белок синхронизирует циркадные часы побегов и корней

Исследователи из Центра исследований в области сельскохозяйственной геномики (CRAG) под руководством профессора CSIC Паломы Мас обнаружили, что небольшая белковая молекула ELF4 (EARLY FLOWERING 4) перемещается от побегов к корням, синхронизируя их циркадные ритмы. Это открытие, опубликованное в Nature Plants, отвечает на давний вопрос о природе сигнала, координирующего «главные» и «периферические» часы в растении.

Белок-посланник для синхронизации ритмов

Циркадные часы — внутренний биологический механизм, позволяющий организмам адаптироваться к 24-часовому циклу. У растений он регулирует время прорастания, роста и цветения. Как показала команда CRAG в 2015 году (Cell), у растений, как и у млекопитающих, есть «главные» часы (в кончике побега), которые синхронизируют «периферические» часы в других органах.

С помощью экспериментов с прививкой на модельном растении Arabidopsis thaliana учёные установили, что ключевым сигналом, перемещающимся по сосудистой системе от побега к корню, является не гормон или продукт фотосинтеза, а основной белок циркадных часов — ELF4.

ELF4 передаёт корням информацию о температуре

Исследователи выяснили, что движение белка ELF4 чувствительно к температуре окружающей среды:

• При низких температурах (12°C) подвижность ELF4 от побегов к корням увеличивается, что приводит к замедлению циркадного ритма в корнях.
• При высоких температурах (28°C) перемещение ELF4 уменьшается, и ритм корней ускоряется.

Этот механизм позволяет корням оптимально адаптировать свою физиологию к температурным изменениям.

Значение для сельского хозяйства

По словам Паломы Мас, понимание того, какие гены и белки растения используют для адаптации к условиям среды, позволит в будущем создавать более устойчивые сельскохозяйственные культуры. Это станет ключом к обеспечению продовольственной безопасности в условиях изменения климата и учащающихся засух.