Хлоропласты контролируют рост растений в тени

Растения конкурируют за солнечный свет, особенно в лесах или на плотно засеянных полях. При обнаружении тени или соседних растений они активируют синдром избегания тени (SAS), чтобы вытянуться выше конкурентов. Однако чрезмерное удлинение может быть вредным, так как расходует ресурсы, необходимые при внезапном изменении освещения.

Исследователи из Центра исследований в области агригеномики (CRAG) обнаружили, что хлоропласты регулируют этот баланс между конкуренцией и осторожностью. В условиях тени в хлоропластах снижается уровень фотосинтетических пигментов (хлорофиллов и каротиноидов). Это постепенно изменяет фотосинтез и генерирует ретроградные сигналы от хлоропласта к ядру. Эти сигналы меняют экспрессию генов и ослабляют удлинение растения.

"Мы обнаружили, что хлоропласты могут также функционировать как сенсоры условий затенения и активировать "тормоз" для механизма синдрома избегания тени", — объясняет Мануэль Родригес-Консепсьон.

Ключевым компонентом, ослабляющим SAS, оказался гормон абсцизовая кислота, синтезируемый в хлоропластах при деградации каротиноидов.

Это открытие, сделанное на модели Arabidopsis thaliana и опубликованное в The Plant Cell, показывает, что хлоропласты — не только центр фотосинтеза, но и регулятор морфологического развития растения в ответ на свет. Они обеспечивают оптимальный рост для максимально эффективного фотосинтеза. Понимание этих механизмов поможет повысить урожайность культур без увеличения посевных площадей.