Гипергравитация повышает продуктивность мха, выяснили японские учёные
Исследователи из Японии обнаружили, что мох Physcomitrium patens демонстрирует усиление фотосинтеза в условиях гипергравитации (в 6 и 10 раз больше земной) из-за улучшенной диффузии углекислого газа (CO2) из атмосферы в хлоропласты внутри листьев растения.
Ключевые адаптации:
- Растения адаптируются к повышенной гравитации, увеличивая размер своих хлоропластов и количество листоносных побегов (гаметофоров).
- Впервые идентифицирован генетический фактор, ответственный за эту реакцию. Его назвали ISSUNBOSHI1 (IBSH1) — в честь крошечного воина из японской сказки.
Исследование, опубликованное в Science Advances, раскрывает ключевой генетический механизм, который мог способствовать адаптации растений к жизни на суше в процессе эволюции.
Ход исследования:
Мох выращивали 8 недель при 25°C при разном уровне гравитации — 1g (контроль), 3g, 6g и 10g — с использованием специальной центрифуги со встроенным светодиодом (LED). Измеряли:
- скорость фотосинтеза,
- анатомические признаки (размер хлоропластов, число гаметофоров),
- проводимость CO2,
- экспрессию генов (методом РНК-секвенирования).
Результаты:
- Скорость фотосинтеза повышалась при более высоких уровнях гравитации (6g и 10g) из-за улучшенной диффузии CO2.
- Эта реакция была связана с повышенной экспрессией факторов транскрипции AP2/ERF, в частности IBSH1.
- Манипуляции с геном IBSH1 подтвердили его роль: его сверхэкспрессия воспроизводила эффекты гипергравитации, а подавление — предотвращала эти реакции.
Учёные полагают, что формирование генной сети с участием факторов AP2/ERF могло быть ключевым для адаптации растений к жизни на суше. Эти открытия могут в будущем помочь в развитии сельского хозяйства в космосе, где гравитация сильно отличается от земной. Для этого необходимы дальнейшие исследования на более широком спектре видов растений.