У растений обнаружен новый механизм регуляции гормонов роста

Японские учёные из Университета Нагои впервые обнаружили у растений процесс аллостерической регуляции, который помогает контролировать баланс фитогормонов. Исследование, опубликованное в Nature Communications, проведено на рисе и может стать ключом к повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Как это работает

Растения адаптируются к окружающей среде, регулируя уровни двух ключевых гормонов — гиббереллина и ауксина. Учёные выяснили, что ферменты, расщепляющие эти гормоны (гиббереллин 2-оксидаза 3 [GA2ox3] и ауксин диоксигеназа [DAO]), способны к мультимеризации — объединению в структуры из нескольких единиц.

• С помощью рентгеновской кристаллографии было установлено, что GA2ox3 образует структуры из четырёх единиц, а DAO — из двух.
• Чем выше концентрация гормонов (гиббереллина и ауксина), тем быстрее происходит мультимеризация ферментов.
• Мультимеризация, в свою очередь, усиливает активность ферментов, ускоряя расщепление избыточных гормонов. Такая синхронная структурная перестройка и изменение активности — классический признак аллостерической регуляции.

Эволюционное значение

Филогенетический анализ показал, что растения независимо развили этот механизм регуляции гормонов трижды в ходе эволюции.

Перспективы применения

По словам ведущего автора работы профессора Мияко Уэгучи-Танаки, открытая система контроля активности может быть использована для искусственного регулирования уровня гормонов, подавляющих рост. Это позволит:

• Повысить продуктивность риса.
• Создавать растения с высокой биомассой в условиях нехватки продовольствия или экологического кризиса.

Исследование — важный шаг в фундаментальной науке, открывающий путь к новым биотехнологическим подходам в устойчивом сельском хозяйстве.