Гормон из голодающих листьев стимулирует корни поглощать азот

Исследователи из Университета Нагои обнаружили, что в ответ на потребность листьев в азоте растения производят гормон, который перемещается от листьев к корням, чтобы стимулировать поглощение азота из почвы. Этот гормон вырабатывается в листьях при нехватке азота и действует как сигнал, регулирующий спрос и предложение азота между побегом и корнем растения. Результаты недавно опубликованы в журнале Nature Communications.

Азот — важнейшее питательное вещество для роста растений и ключевой фактор урожайности. Однако часто используется слишком много азотных удобрений, что ведет к загрязнению окружающей среды и росту цен на продукты. Можно ли заставить растения эффективнее регулировать собственное потребление азота?

Исследователи из Университета Нагои нашли ключ к решению. «Усилив путь этого гормона, можно повысить эффективность поглощения азота растениями, что в конечном итоге может минимизировать использование удобрений», — говорит профессор Ёсикацу Мацубаяси из Высшей школы науки Университета Нагои.

Корни растений поглощают азот из почвы в форме нитратов — потребность в азоте зависит от стадии роста побега. Чем больше и многочисленнее становятся листья и стебли, тем больше азота требуется растению.

Команда изучала, как корни растений ощущают потребность побегов в азоте. Предыдущее исследование на растении Arabidopsis (резуховидке Таля) показало, что определенные гормоны — C-терминально кодируемый пептид (CEP) и его производный CEP downstream (CEPD) — модулируют коммуникацию между испытывающими азотное голодание корнями и другими корнями через листья. Также было обнаружено, что растения производят другие гормоны, структурно схожие с CEPD.

В новом исследовании профессор Мацубаяси и коллеги также сосредоточились на этих гормонах у Arabidopsis, проанализировав функции каждого и идентифицировав пептид, способный сильно стимулировать поглощение азота. Этот пептид, названный CEP downstream-like 2 (CEPDL2), присутствовал в жилках листьев и начинал быстро вырабатываться в больших количествах при нехватке азота. Одновременно пептид CEPDL2 перемещался от побега к корням.

В то же время исследователи показали, что у растений с разрушенным пептидом CEPDL2 листья оставались мелкими на поздних стадиях роста, когда побегу требуется много азота. «Это означает, что растение не может нормально расти без этого пептида, что доказывает: CEPDL2 — это сигнал, регулирующий баланс спроса и предложения между листьями и корнями», — говорит профессор Мацубаяси. «Наши результаты демонстрируют один из удивительных способов, с помощью которых растения ощущают и адаптируются к изменяющимся условиям».