Биологи создали наносенсоры для визуализации движения и распределения растительного гормона
Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) впервые визуализировали движение внутри растений ключевого гормона, ответственного за рост и устойчивость к засухе. Это достижение позволит исследователям изучить, как гормон помогает растениям реагировать на засуху и другие стрессы, вызванные ростом концентрации углекислого газа (CO2) в атмосфере.
Исследование опубликовано 15 апреля в журнале eLife.
Гормон, который отследили биологи, — абсцизовая кислота (ABA). Она играет важную роль в активации ответа растений на засуху и регулирует рост в условиях стресса. ABA также контролирует закрытие устьиц — пор в листьях, через которые растения теряют до 95% воды, поглощая при этом CO2 для роста.
Хотя общая роль ABA известна, прямая визуализация позволит лучше понять сложные взаимодействия с участием гормона при стрессе.
«Понимание динамического распределения ABA в растениях в ответ на стимулы окружающей среды особенно важно для выяснения механизма действия этого важного фитогормона», — говорит профессор Джулиан Шрёдер, руководитель исследования.
Для наблюдения за движением ABA в растении Arabidopsis (резуховидка Таля) учёные создали «генетически закодированный репортёр» — ABAleons. Эти сенсоры содержат два флуоресцентных белка разного цвета, присоединённых к ABA-связывающему белку. При связывании с ABA флуоресценция ABAleons меняется, что можно анализировать под микроскопом. Метод позволил отслеживать изменения концентрации ABA и волны её движения в различных тканях и отдельных клетках в реальном времени.
«Используя этот репортёр, мы впервые непосредственно наблюдали дальнее перемещение ABA от стебля проростка к листьям и корням и смогли определить скорость движения гормона в растущем растении», — отмечает Шрёдер.
Исследователи показали, что ABAleons также эффективно работают как изолированные белки. Это означает, что сенсоры можно напрямую использовать в платформах для высокопроизводительного скрининга для поиска химических соединений, способных активировать или усилить устойчивость к засухе. Такие соединения в будущем могут помочь повысить устойчивость сельскохозяйственных культур к засухе.