Хронобиология: Учёные определили гены, которые говорят растениям, когда цвести

Исследователи из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) изучили, как растения определяют время цветения, и идентифицировали два ключевых для этого процесса гена. Они показали, что гены ELF3 и GI контролируют внутренние часы растений, которые отслеживают продолжительность светового дня и определяют оптимальное время для цветения. Результаты могут помочь в выведении растений, лучше адаптированных к условиям окружающей среды. Исследование опубликовано в The Plant Journal.

Растения, как и животные, обладают внутренними часами — сложной сетью генов и белков, синхронизирующей их биоритмы с циклом день-ночь. Это позволяет растениям выполнять определённые задачи в наиболее подходящее время суток (например, фотосинтез днём) и предвосхищать регулярные изменения в окружающей среде, включая цветение в правильный момент.

«Растения ориентируются на соотношение часов солнечного света и темноты. Некоторые цветут только при особенно длинном дне, другие — когда ночь превышает определённую продолжительность», — объясняет доктор Усман Анвер из MLU.

В новом исследовании учёные изучили, как гены ELF3 и GI, известные своей ролью в циркадных ритмах, совместно влияют на цветение. Работа проводилась на модельном растении Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля). Исследователи вывели растения с различными генетическими дефектами:

• В одной группе был дефектен ген ELF3.
• Во второй — ген GI.
• В третьей группе были «выключены» оба гена.

Наблюдая за реакцией растений на разные световые периоды, учёные обнаружили:

• При дефекте одного из двух генов циркадные часы растений всё ещё функционировали на рудиментарном уровне.
• Когда оба гена были отключены, растение полностью переставало реагировать на продолжительность светового дня. «Растения всё ещё могли воспринимать свет, но больше не могли определить, как долго он длился. Это объясняет, почему мутанты с двойным генным дефектом зацветали в одно и то же время при разной продолжительности светового периода», — заключает Анвер.

Свет — не единственный внешний источник информации для циркадных часов. Температура окружающей среды также меняется в течение дня и года. В последующем проекте учёные планируют изучить, как температура влияет на цветение и может ли она компенсировать отсутствие информации о свете.

Большинство растений адаптированы к своей исходной среде и требуют определённого соотношения света и темноты для цветения. Новые данные могут позволить создавать растения, способные цвести в других регионах и давать хорошие урожаи.