Дефицит магния оказался вреден для растений
Новое исследование международной группы под руководством Корнелии Спетеа (Гётеборгский университет), опубликованное в Frontiers in Plant Science, раскрывает детали поглощения и транспорта магния в растениях, что важно для понимания фотосинтеза и работы хлоропластов.
Магний — ключевой элемент для растений:
- Необходим для работы более 300 ферментов.
- Входит в состав хлорофилла.
- Участвует в организации тилакоидных мембран.
- 15–35% всего магния в растении находится в хлоропластах.
Несмотря на важность, механизмы транспорта магния в клетках растений изучены слабо. Исследователи охарактеризовали три белка в модельном растении Arabidopsis thaliana:
- MGR8 и MGR9 (магниевые транспортеры, возможно, требующие ионов натрия).
- MGT10 (ионный канал для магния).
Все они расположены в оболочке хлоропласта и регулируют поступление магния, критически влияя на фотосинтез. Также впервые охарактеризован аналогичный белок MRS4 у зелёной водоросли Chlamydomonas reinhardtii.
Ключевые результаты:
- У мутантных растений без этих транспортных белков снижена эффективность фотосинтеза.
- Полное отсутствие белка MGT10 летально для растения.
- У растений с пониженной экспрессией MGT10 (knock-down мутанты) наблюдались жёлтые жилки листьев вместо зелёных, что указывает на нарушение образования хлорофилла.
- В клетках рядом с жилками обнаружилась аномальная организация тилакоидов: наряду с нормальными хлоропластами присутствовали хлоропласты с макрогранами и мелкими мембранными везикулами.
"Мы наблюдали явное снижение фотосинтетической активности у мутантных растений, что подчёркивает важность этого элемента в метаболизме растений", — говорит профессор Корнелия Спетеа.
Жёлтые жилки листьев — симптом, характерный также для вирусных инфекций и дефицита других элементов (например, железа). Это исследование показывает, что аналогичные симптомы могут возникать и при нарушении внутриклеточного транспорта магния. Наличие и правильная работа изученных транспортных белков необходимы для метаболизма растений и, как следствие, для продуктивности сельского хозяйства.