Как растения быстро адаптируются к меняющимся условиям окружающей среды

Учёные впервые показали детальный внутренний механизм, благодаря которому растения в тени вырастают выше и зацветают раньше. Исследование Института Солка, опубликованное 17 июня 2021 года в Nature Genetics, раскрывает, как активность генов направляет рост растений и как быстро они реагируют на среду — сдвиг в условиях освещения запускает молекулярные изменения всего за 5 минут.

Ключевой механизм

• Ответ на затенение регулируется транскрипционными факторами PIF (phytochrome-interacting factors), в особенности PIF7.
• Мутантные растения без определённых PIF в условиях имитации тени не ускоряли рост, а продолжали расти, как при полном свете.
• PIF7 активируется при затенении, связывается с целевыми генами и инициирует удаление варианта гистона H2A.Z с ДНК, что активирует гены роста.
• Весь этот процесс — активация PIF7, связывание с ДНК и удаление H2A.Z — происходит в первые 5 минут после затенения.
• При возврате к нормальному освещению уровни H2A.Z восстанавливаются в течение 30 минут, что показывает динамичность процесса.

Значение

Этот механизм позволяет растениям в дикой природе быстрее пробиваться через полог к свету и раньше цвести, чтобы конкурировать. Однако в сельском хозяйстве такая реакция может снижать урожайность и качество культур. Понимание работы PIF и гистонов открывает пути для создания растений, более устойчивых к стрессам, вызванным изменением климата, что соответствует целям инициативы института Harnessing Plants Initiative по усилению естественной способности растений улавливать и хранить углерод.