Растения-экстремофиты ускоряют рост в условиях стресса

Большинство растений в ответ на засуху, засоление или холод переходят в режим экономии ресурсов: замедляют рост, закрывают устьица. Если условия не улучшаются, они погибают.

Однако растения-экстремофиты, такие как Schrenkiella parvula из семейства капустных (Brassicaceae), не просто выживают в экстремальных условиях, а процветают в них. Этот вид растёт на берегах солёного озера Туз в Турции, где концентрация соли в воде может в шесть раз превышать океаническую.

Исследователи из Стэнфордского университета обнаружили, что в ответ на стресс Schrenkiella parvula ускоряет рост. Их работа опубликована в журнале Nature Plants.

Неожиданная реакция на гормон стресса

При недостатке воды, засолении или холоде растения вырабатывают гормон абсцизовую кислоту (ABA), который обычно подавляет рост. Учёные сравнили реакцию на ABA у нескольких растений семейства Brassicaceae, включая Schrenkiella parvula.

• У обычных растений рост корней замедлялся или останавливался.
• У Schrenkiella parvula корни, наоборот, начинали расти значительно быстрее.

«У большинства растений гормон стресса действует как стоп-сигнал для роста. Но у этого экстремофита он — зелёный свет», — пояснил старший автор статьи, доцент биологии Стэнфорда Хосе Диннени.

Геном Schrenkiella parvula схож по размеру с геномами родственных видов, но ABA активирует в нём другие участки генетического кода, что приводит к противоположной реакции на стресс.

Перспективы для сельского хозяйства и биоэнергетики

Изучение механизмов устойчивости экстремофитов может помочь в адаптации сельского хозяйства к изменению климата.

«Наши сельскохозяйственные культуры должны будут адаптироваться к быстро меняющимся условиям. Если мы поймём механизмы, которые растения используют для переноса стресса, мы сможем помочь им делать это лучше и быстрее», — отметила ведущий автор работы Ин Сан.

Кроме того, Schrenkiella parvula родственна масличным культурам, которые рассматриваются как потенциальное сырьё для биотоплива (например, авиационного). Устойчивость к засолению и засухе позволила бы выращивать такие культуры на маргинальных землях, непригодных для производства пищи (например, на деградированных или засолённых почвах).

Следующий шаг исследователей — попытаться перенести выявленные генетические «настройки» на родственные сельскохозяйственные растения, чтобы повысить их устойчивость.