Как растения выживают при засухе: Неожиданная роль миозина XI в замыкающих клетках
Засуха стала серьёзной угрозой для сельского хозяйства. Чтобы выжить, растения используют стратегию закрытия устьиц — пор на поверхности листьев, — чтобы ограничить потерю воды. Этот процесс регулируется гормоном абсцизовой кислотой (ABA).
Исследователи из Университета Васэда (Япония) под руководством профессора Мотоки Томинаги обнаружили, что в этом процессе участвует миозин XI — моторный белок, традиционно известный своей транспортной функцией в клетке.
Исследование на мутантах Arabidopsis thaliana
Учёные использовали генетически модифицированные растения Arabidopsis thaliana, у которых отсутствовали один, два (2ko) или все три (3ko) основных гена миозина XI. Их сравнили с дикими растениями по нескольким параметрам:
- Выживаемость при засухе
- Скорость потери воды
- Апертура (раскрытие) устьиц
- Чувствительность к ABA
- Выработка активных форм кислорода (ROS)
- Ремоделирование микротрубочек
- Экспрессия генов, реагирующих на ABA (с помощью qRT-PCR)
Ключевые результаты
Растения-мутанты, особенно 2ko и 3ko, показали:
- Более высокую скорость потери воды (в 4 раза быстрее, чем у дикого типа).
- Нарушенное закрытие устьиц и более низкую выживаемость при засухе.
- Сниженную чувствительность к ABA (более высокая скорость прорастания и меньшее ингибирование роста корней).
- Сниженную выработку ROS и нарушенное ремоделирование микротрубочек — ключевые процессы для закрытия устьиц, индуцированного ABA.
- Сниженную экспрессию ключевых стресс-регулирующих генов.
Значение открытия
Исследование показывает, что миозин XI — не просто транспортный белок. Он активно поддерживает защиту растений от засухи, координируя ROS-сигнализацию, ремоделирование микротрубочек и активацию генов в замыкающих клетках устьиц.
Это открытие:
- Раскрывает ранее неизвестную роль миозина XI в реакции растений на абиотический стресс.
- Предлагает новую перспективу на то, как растения адаптируются к изменениям среды.
- Определяет перспективную молекулярную мишень для повышения засухоустойчивости сельскохозяйственных культур.
«Это открытие, как ожидается, продвинет фундаментальные исследования о том, как растения реагируют на стресс, и внесёт вклад в разработку технологий, улучшающих эффективность использования воды у культур, выращиваемых в засушливых регионах», — отмечает профессор Томинага.