Новооткрытый гормон помогает растениям избегать обезвоживания

Ученые из Центра устойчивых ресурсов RIKEN (CSRS) в Японии открыли небольшой пептидный гормон, который помогает растениям удерживать воду, когда ее нет в почве. Исследование, опубликованное в журнале Nature 4 апреля, показывает, как пептид CLE25 перемещается от корней к листьям при нехватке воды и помогает предотвратить потерю влаги, закрывая поры на поверхности листа.

В то время как некоторые пептидные гормоны растений, как известно, регулируют клеточное развитие, до сих пор не был идентифицирован ни один, который бы регулировал реакции на физические стрессы, такие как обезвоживание.

Команда начала с изучения пептидов CLE, синтезируемых в корнях, и гормона ABA (абсцизовой кислоты), который, как известно, накапливается в листьях и способствует закрытию пор в ответ на засуху. Применение различных пептидов CLE к корням растений показало, что только CLE25 приводит к увеличению содержания ABA в листьях и закрытию устьиц. Ученые установили, что связующим звеном между этими событиями является увеличение активности фермента, необходимого для синтеза ABA.

Помимо искусственных условий, они показали, что уровень CLE25 повышается в корнях растений, подвергнутых стрессу обезвоживания, что приводит к тем же результатам.

Для отслеживания движения пептида в живых клетках (что сложно из-за его малых количеств) исследователи использовали высокочувствительную систему масс-спектрометрии и разработали систему скрининга, идентифицирующую мобильные пептиды, перемещающиеся от корня к побегу. С помощью этой технологии они пометили молекулы CLE25 и визуализировали их перемещение от корней к листьям, подтвердив, что это действительно мобильный гормон.

После создания мутантных растений, лишенных CLE25 или ABA, и проведения контрольных экспериментов, выяснилось, что уже через три часа обезвоживания у растений без CLE25 содержание ABA в листьях было в 7 раз меньше, и они теряли больше воды, чем контрольные растения.

В конечном итоге команда обнаружила, что рецепторы BAM1/BAM3 в листе являются связующим звеном между CLE25 и производством ABA.

По словам авторов, это открытие может внести вклад в создание устойчивых к абиотическим стрессам сельскохозяйственных культур, использующих мобильную пептидную систему растений. В планах исследователей — работа над модифицированными пептидами, более эффективными для устойчивости к стрессу, и способами добавления функциональных пептидов в удобрения для повышения засухоустойчивости культур в полевых условиях.