Циркадные ритмы запускают способность растений выживать при заморозках

Подобно тому, как бабочки-монархи используют циркадные сигналы для начала ежегодной миграции, растения полагаются на них для выживания при отрицательных температурах.

Все живые организмы подвержены влиянию циркадных ритмов — физических, психических и поведенческих изменений с 24-часовым циклом. В новом выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences команда учёных из Университета штата Мичиган под руководством Майкла Томашоу определила, что циркадные часы обеспечивают ключевой сигнал, необходимый растениям для достижения максимальной морозостойкости.

«Интеграция путей передачи сигналов холода с циркадными часами могла стать важным эволюционным событием, способствовавшим адаптации растений к холодным условиям», — заявил Томашоу.

Исследование Томашоу сосредоточено на путях стрессового ответа, связанных с устойчивостью к заморозкам и засухе. Экстремальные температуры и дефицит воды — основные факторы, ограничивающие географию выращивания сельскохозяйственных культур.

Его работа привела к открытию CBF-пути (C-repeat binding factor) — стрессового пути, присутствующего у многих растений и играющего ключевую роль в устойчивости к заморозкам и засухе. Повышение устойчивости к абиотическим стрессам может расширить ареалы выращивания культур и увеличить урожайность.

«Повышение устойчивости сельскохозяйственных культур к абиотическим стрессам необходимо для соответствия темпов производства пищи росту населения мира и для замены значительной части нефтяного топлива возобновляемым биотопливом», — отметил учёный.

Выявление влияния циркадных часов помогает ответить на важный вопрос о том, как растения с помощью CBF-пути ощущают изменения температуры и других условий окружающей среды.

Это знание станет ключевым фактором для создания «дизайнерских растений» с модифицированным CBF-путём, улучшающим устойчивость к абиотическим стрессам.