Как работают биологические часы у растений: новые методы исследования

Исследователи из Earlham Institute под руководством аспирантки Ханны Рис разработали новый метод изучения циркадных ритмов у сельскохозяйственных культур, таких как пшеница и растения рода Brassica. Работа, опубликованная в журнале Plant Methods, проливает свет на различия в работе "внутренних часов" у разных видов.

Ключевой метод: замедленная флуоресценция

Метод основан на измерении замедленной флуоресценции — света, который растения продолжают излучать после освещения, находясь в темноте. Эта флуоресценция исходит от фотосистемы II, ключевого компонента фотосинтеза, активность которого колеблется с 24-часовым периодом.

Этот подход особенно важен для изучения пшеницы, где ранее использовались методы, зависящие от генетической модификации (которая сложна для этой культуры) или наблюдения за движением листьев (работающего только у двудольных растений, в то время как пшеница — однодольная).

Основные открытия

  • Разные условия синхронизации: У растений Brassica циркадные часы продолжают "тикать" при постоянном 24-часовом освещении. У пшеницы же ритм лучше проявляется в условиях постоянной темноты.
  • Влияние возраста: У обоих типов растений с возрастом циркадный ритм ускоряется. Это наблюдается даже при сравнении старых и молодых листьев на одном растении.
  • Потенциал для селекции: Метод позволит выявлять различия в ритмах у культур и подбирать сорта с часами, синхронизированными с конкретной средой (например, на экваторе или ближе к полюсам, где длина дня разная). Растения с часами, совпадающими с естественным циклом, здоровее и дают больший урожай.

Значение для будущего

Исследование группы Энтони Холла открывает путь к селекции более продуктивной пшеницы, поскольку циркадные часы критически важны для множества биологических процессов:

Как отметила Ханна Рис: "Мы надеемся, что наша работа поможет повысить урожайность, позволив селекционерам отбирать культуры с циркадными ритмами, оптимально подходящими для роста в определенных регионах мира".

2019-06-03