Найден «выключатель» в процессе образования древесины

Исследователи из Университета штата Северная Каролина обнаружили, что тот же процесс, который растения используют для реакции на стресс окружающей среды, действует как переключатель «вкл/выкл» для ключевого фермента в образовании древесины.

Это открытие улучшает понимание учёными того, как формируется лигнин, придающий древесине прочность и способность проводить воду, и как его можно изменять для производства биотоплива, целлюлозы и бумаги, где требуется дорогостоящее удаление лигнина с помощью агрессивных химикатов. Результаты работы группы Forest Biotechnology Group под руководством Винсента Чианга и Рона Седероффа опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Спустя два десятилетия мы подтвердили новый способ регуляции важного пути в развитии растений, — говорит ведущий автор Джек Ван из Forest Biotechnology Group. — Это даёт нам лучшее понимание растений, особенно того, как формируется древесина, что позволит нам модифицировать этот процесс для экономически важного использования древесины».

«Растения используют процесс, называемый фосфорилированием белков, чтобы быстро реагировать на внешние стимулы, такие как угрозы засухи, вредителей или болезней», — говорит Лин Чуан, соавтор исследования.

Исследователи сосредоточились на ферменте, контролирующем шесть из 35 химических реакций в пути биосинтеза лигнина. Все они были отключены, что значительно изменило состав лигнина у тополя чёрного (Populus trichocarpa).

Исследование может быть использовано для изменения свойств и физических признаков растений, включая создание растений, которые станут лучшим сырьём для биотоплива, или повышение их устойчивости к вредителям.

Исследование показало, что около 97% всех видов растений, включая сосны и травы, имеют сайты для фосфорилирования, хотя для понимания механизма потребуются дальнейшие исследования.

«Контроль образования древесины через фосфорилирование, по-видимому, является повсеместным процессом у растений, — говорит Ван. — Вероятно, это очень древний механизм».

Текущее исследование основывается на двух основополагающих работах 2014 года, которые обеспечивают «GPS-навигацию» для будущих исследований. Новые результаты интегрируются в прогностическую модель, созданную ранее, повышая её точность.