Механизм «памяти» позволяет растениям адаптироваться к тепловому стрессу

Исследователи из Японии обнаружили, что растения могут приобретать термоустойчивость для лучшей адаптации к будущему тепловому стрессу благодаря механизму «памяти» о стрессе.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные из Nara Institute of Science and Technology показали, что семейство белков, контролирующих гены малых белков теплового шока, позволяет растениям «запоминать», как справляться с тепловым стрессом.

Поскольку растения не могут переместиться, чтобы избежать неблагоприятных условий, таких как потенциально летально высокие температуры, им необходимо эффективно справляться с тепловым стрессом. Повышение термоустойчивости сельскохозяйственных культур — важная цель.

«Тепловой стресс часто повторяется и меняется», — говорит ведущий автор Нобутоси Ямагути. — «После того как растения подверглись слабому тепловому стрессу, они становятся толерантными и могут адаптироваться к дальнейшему стрессу. Это называется "памятью" о тепловом стрессе и, как сообщалось, коррелирует с эпигенетическими модификациями».

Исследователи изучили роль белков JUMONJI (JMJ) в приобретённой термоустойчивости в ответ на повторяющийся в течение нескольких дней нагрев. Белки JUMONJI являются гистоновыми деметилазами — ферментами, удаляющими метильные группы с гистонов.

Команда выяснила, что растения способны сохранять «тепловую память» благодаря снижению уровня H3K27me3 (триметилирование гистона H3 по лизину 27) на генах малых белков теплового шока.

«Мы обнаружили, что эти белки необходимы для тепловой акклиматизации у Arabidopsis thaliana», — говорит Ямагути.

Понимание этого эпигенетического механизма памяти поможет в работе с термоустойчивостью для поддержания продовольственного снабжения в условиях меняющегося климата. Исследование актуально для биологии, биохимии, экологии, а также для изучения животных.