Ключевые ферменты для роста растений при дефиците азота

Исследование под руководством учёных из Токийского технологического института (Tokyo Tech) показало, что два ключевых фермента растений, PAH1 и PAH2, критически важны для выживания и роста в условиях дефицита азота. Работа проливает новый свет на возможные пути модификации растений для повышения их устойчивости к бедным питательными веществами средам.

Учёные из Японии установили, что два фермента, участвующие в биосинтезе липидов, PAH1 и PAH2, необходимы для роста растений при азотном голодании. Исследование, опубликованное в Frontiers in Plant Science, стало результатом сотрудничества специалистов из Tokyo Tech, Токийского университета и Токийского университета фармации и естественных наук.

Работа проводилась на модельном растении Arabidopsis thaliana (Резуховидка Таля). Учёные показали, что «выключение» двух генов PAH1 и PAH2 (двойной нокаут) привело к повышенной чувствительности растений к азотному голоданию.

Команда сравнила содержание хлорофилла и фотосинтетическую активность у:

• растений с двойным нокаутом,
• трансгенных растений, сверхэкспрессирующих PAH1 и PAH2,
• диких (неизменённых) растений.

Результаты:

• Растения с двойным нокаутом имели более низкое содержание хлорофилла по сравнению с диким типом в условиях дефицита азота.
• Трансгенные растения со сверхэкспрессией PAH1 и PAH2 показали более высокое количество хлорофилла и более высокую фотосинтетическую активность, чем дикие растения, при азотном голодании.

Исследование опирается на примерно 20-летнюю работу группы по ремоделированию мембранных липидов в условиях дефицита неорганического фосфата (Pi). Ранее было показано, что PAH1 и PAH2 критически важны для роста растений при недостатке Pi.

«Наши данные укрепляют точку зрения, что механизм ремоделирования липидов, индуцированный голоданием по фосфату, также вовлечён в ответ на азотное голодание», — говорит Миэ Шимодзима (Mie Shimojima) из Tokyo Tech.

Поскольку PAH является цитозольным ферментом, в механизме, вероятно, задействованы и другие белки внутри мембраны. Для раскрытия молекулярных механизмов устойчивости к азотному голоданию и их применения в сельском хозяйстве и биотехнологии потребуются дальнейшие исследования.