Растения «помнят» зиму, чтобы цвести весной, благодаря особой молекуле

Ученые из Техасского университета в Остине определили роль ключевой молекулы в способности растений «помнить» зиму и, как следствие, цвести весной.

Многие цветковые растения зацветают весной после длительных периодов холода зимой. Сроки цветения критически важны для обеспечения опыления, урожайности сельскохозяйственных культур и для наблюдения за дикорастущими цветами.

Один из способов, которым растения отличают весну от просто теплого периода зимой, — это «память» о достаточно длительном периоде холода.

«Растения, конечно, не могут помнить в буквальном смысле, потому что у них нет мозга, — говорит Сибум Сун, доцент кафедры молекулярной клеточной биологии и биологии развития. — Но у них есть клеточная память о зиме, и наше исследование детализирует, как этот процесс работает».

Этот процесс называется яровизацией, когда растение приобретает способность цвести после периода холода. Хотя он распространен у многих растений умеренного климата, включая важные культуры, такие как озимая пшеница, генетические и молекулярные основы процесса начали понимать лишь в последнее десятилетие.

Сун и его коллега Джей Бок Хео обнаружили, что длинная некодирующая РНК-молекула под названием COLDAIR необходима растениям для формирования памяти о зиме.

Свою работу на растении Arabidopsis они опубликовали в Science Express 2 декабря.

Вот как это работает:

• Осенью ген FLC активно подавляет образование цветков. Случайное цветение осенью может быть пустой тратой драгоценной энергии.
• После того как растение подвергается воздействию низких температур (около 0°C) в течение 20 дней, молекула COLDAIR активируется.
• COLDAIR «заглушает» ген FLC. Этот процесс завершается после примерно 30–40 дней холода.
• Когда с потеплением весны ген FLC замолкает, активируются другие гены, запускающие цветение.

Таким образом, COLDAIR помогает создать клеточную память, позволяя растению «знать», что оно пережило 30 и более дней холода.

Остается ключевой вопрос: как именно холод включает COLDAIR?

«Это один из следующих вопросов, на который нам предстоит ответить, — говорит Сун. — Как растения буквально ощущают холод?»

Ответы на такие фундаментальные вопросы могут привести к улучшению сельскохозяйственных культур и будут важны для понимания последствий изменения климата, которое меняет продолжительность зимнего сезона и может повлиять на процесс яровизации растений по всему миру.