Ген, способствующий росту древесного стебля, помогает растениям предотвращать обезвоживание

«Это было неожиданное открытие», — говорит профессор генетики развития растений Ремко Оффринга. В Current Biology он публикует новое свойство многофункционального гена AHL15: он определяет разницу между травянистым и древесным ростом стебля у растений, что полезно для предотвращения обезвоживания.

Группа Оффринги сравнила мутантов растения Arabidopsis. «Мы создали мутантные линии, в которых сверхэкспрессировали ген AHL15. Это означает, что функция и признаки гена усиливаются», — объясняет Оффринга. Чем сильнее стимулируется ген, тем лучше виден его эффект на растение.

Профессор Института биологии Лейдена (IBL) исследует ген AHL15 уже несколько лет. Ранее он и бывший аспирант Омид Карами опубликовали статью о способности гена стимулировать рост Arabidopsis, что выявило признаки долголетия. Это возможно, потому что сверхэкспрессия гена позволяет тканям растения омолаживаться. В 2020 году Карами получил за это открытие Мемориальную инновационную премию Крейна Ритвельда.

Новая жизненная стратегия для растений

«Благодаря процессу омоложения растения могут принять новую жизненную стратегию. Вместо того чтобы цвести один раз и умирать после производства семян, они могут расти много лет. Однако для растения полезно быть более устойчивым к плохим погодным условиям. Древесный стебель может помочь против обезвоживания. Коллеги из IBL Фредерик Ленс и Салма Балазаде нашли этому доказательства», — говорит Оффринга.

Эта особенность может быть очень ценной для растениеводства. «Из-за изменения климата засуха становится всё более значительной проблемой. Это может иметь значение для выращивания культур, особенно в суровых условиях. Ген уже присутствует во всех цветковых растениях, поэтому нужно лишь сверхэкспрессировать его», — говорит Оффринга.

Совместный поиск основного механизма

Профессор знал о свойстве индуцирования древесины ещё во время публикации о признаках долголетия. Однако он сознательно отложил написание о формировании древесины. «Благодаря этому нам не пришлось писать гигантский анализ двух признаков в одной статье, и первый автор Арезо Рахими получила возможность найти лежащий в основе механизм», — говорит он. Она сделала это в сотрудничестве с немецкой и чешской группами.

Основа для формирования древесины

Объяснением возникновения древесины является управляющая функция многофункционального гена. AHL15 направляет различные другие гены, что стимулирует выработку гормона деления клеток цитокинина в стебле растения. Цитокинин способствует радиальному росту стебля: основе формирования древесины. Анализы в Чехии подтвердили, что цитокин присутствует в более высоких концентрациях в стеблях мутантных растений Arabidopsis.

Ген AHL15 как интересная тема исследований

Оффринга подозревает, что обнаруженные им признаки — лишь верхушка айсберга. «Мы хотим знать, какими генами управляет AHL15. Потому что такое количество признаков, зависящих от одного гена, довольно необычно. Вместе с Ленсом, Балазаде и исследовательскими группами в Вагенингене и Гронингене мы хотим далее изучить влияние образования древесины на устойчивость к засухе и использование древесных стеблей для выделения биоматериалов. Пока что мы определённо не закончили с AHL15».