Горячие ночи сбивают циркадные ритмы риса, снижая урожайность

Повышение ночных температур снижает урожайность риса, и новое исследование приближает нас к пониманию причин. Учёные выяснили, что тёплые ночи нарушают биологический график растения: сотни генов начинают экспрессироваться раньше обычного, а сотни других — позже.

"По сути, мы обнаружили, что тёплые ночи сбивают внутренние часы рисового растения", — говорит Коллин Доэрти, доцент биохимии из Университета Северной Каролины.

Растения постоянно регулируют свои биологические процессы, и часы, отвечающие за эту активность, нарушаются, когда ночи становятся теплее относительно дня.

"Мы уже знали, что изменение климата ведёт к росту температур и что ночные температуры растут быстрее дневных. Мы также знали, что тёплые ночи вредят производству риса. Но до сих пор у нас было мало понимания, почему".

Исследование в полевых условиях

Для изучения проблемы международная команда учёных провела эксперименты на двух площадках на Филиппинах. Температуру на разных участках манипулировали с помощью керамических нагревателей или тепловых тентов.

• На опытных участках с нагревателями поддерживали температуру на 2 °C выше окружающей.
• Пробы растений отбирали каждые 3 часа в течение 24 часов.
• Контрольные участки не нагревали, но отбирали пробы по тому же графику.
• Тесты повторили четыре раза, а результаты позже подтвердили с помощью тепловых тентов.

Результаты: гены сбиваются с ритма

Было обнаружено, что при более высоких ночных температурах более тысячи генов экспрессируются в "неправильное" время.

• Сотни генов (включая многие, связанные с фотосинтезом) активировались позже днём.
• Сотни других генов активировались раньше вечером, чем обычно.

"Неясно, что делают все эти гены, но ясно, что эти конфликтующие сдвиги в расписании вредны для растения".

Исследователи выявили, что многие из затронутых генов регулируются 24 другими генами — транскрипционными факторами. Из них четыре были признаны наиболее перспективными для дальнейшего изучения.

Значение для будущего

"Нам нужно провести дополнительную работу, чтобы понять, что именно происходит, чтобы мы могли начать выводить рис, устойчивый к тёплым ночам. Рис — важная продовольственная культура. И другие основные культуры, включая пшеницу, также страдают от жарких ночей. Это не просто интересный научный вопрос, это проблема глобальной продовольственной безопасности".