Молекулярные проводники помогают растениям реагировать на засуху

Ученые из Института Солка обнаружили ключевые белки, которые действуют как дирижеры, управляя сложной молекулярной реакцией растений на стресс, такой как засуха. Результаты, опубликованные 4 ноября в журнале Science, могут помочь в создании технологий для оптимизации водопользования сельскохозяйственными культурами.

Ключевой гормон и его регуляторы

Растения, как и люди, используют гормоны для реакции на угрозы. Один из них — абсцизовая кислота (ABA), которая участвует в оптимизации водопользования. При нехватке воды корни и листья производят ABA, но глобальные молекулярные последствия этого были мало изучены.

Масштабное исследование экспрессии генов

Команда отслеживала изменения генетической активности в ответ на ABA у проростков Arabidopsis thaliana в течение 60 часов. Было собрано 122 набора данных по 33 602 генам, из которых 3 061 ген показал измененную экспрессию.

Иерархия контроля и «мастер-регуляторы»

Анализ выявил иерархию контроля: небольшая группа регуляторных белков высшего ранга управляет экспрессией сотен или тысяч генов. Удивительно, что «снимок» паттернов связывания белков с ДНК в один момент времени может объяснить экспрессию генов на большом временном промежутке.

Значение для сельского хозяйства

«Мы обнаружили ключевых дирижеров в этой молекулярной симфонии, — говорит старший автор Джозеф Экер. — Если вы можете контролировать одного из таких проводников, вы контролируете все гены, которые следуют его указаниям». Это открывает путь к целенаправленному воздействию на целые сети генов для повышения устойчивости растений к стрессу.

Результаты перекликаются с более ранним исследованием 2013 года о гормоне этилене, что указывает на общий для цветковых растений принцип иерархического контроля генетической активности.