Мутации, нарушающие сигнализацию цитокининов, повышают солеустойчивость растений

Генетические мутации, почти полностью нарушающие естественную молекулярную сигнальную систему цитокининов у растений, неожиданно повышают их устойчивость к высокому уровню соли. Это открытие может помочь в разработке стратегий для выращивания сельскохозяйственных культур на засоленных почвах.

Проблема засоления

• Засоление — серьёзная угроза для сельского хозяйства, затрагивающая от 20 до 50% орошаемых земель в мире.
• Для адаптации растения перестраивают метаболические пути в различных клеточных компартментах, но механизмы регуляции этих процессов были плохо изучены.

Роль цитокининов

Исследователи из RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS) обнаружили, что сигнальные молекулы цитокинины играют ключевую роль в регуляции метаболических путей, контролирующих уровень метаболитов, отвечающих за солеустойчивость.

Методология и открытие

• Учёные сфокусировались на мутациях в генах, кодирующих белки, участвующие в сигналинге цитокининов.
• С помощью транскриптомики (анализ экспрессии генов) и метаболомики (анализ метаболитов) была выявлена связь между мутациями и активностью цитокининов.
• Мутации, почти полностью нарушающие нормальную сигнальную функцию цитокининов, изменяли уровень некоторых липид- и флавоноид-родственных метаболитов. Это делало растения Arabidopsis значительно более устойчивыми к солёной среде.

Перспективы

• Хотя Arabidopsis не является сельскохозяйственной культурой, понимание роли цитокининов в реакции на стресс открывает новые подходы к борьбе с засолением почв.
• «Генетическая манипуляция сигналинга цитокининов может стать перспективным путём для создания солеустойчивых культур и обеспечения глобальной продовольственной безопасности», — отмечает руководитель исследования Лам-Сон Фан Чан (Lam-Son Phan Tran).
• Следующим шагом команды будет изучение генетического редактирования сигналинга цитокининов у основных зерновых культур для создания солеустойчивых сортов без потери продуктивности.