Обнаружен механизм, защищающий фертильность растений от стресса
Повышение температуры из-за глобального потепления увеличивает необходимость защиты растений от стрессовых условий, которые могут привести к потере урожайности и экономическим последствиям. Консорциум под руководством Университета Уорика успешно идентифицировал два белка, защищающих сельскохозяйственные культуры от стресса, что является ключевым для обеспечения производства продовольствия.
Фертильность растений резко страдает от скачков температуры, что напрямую ведёт к снижению урожайности и экономическим потерям. Понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе фертильности растений в условиях экологических ограничений, критически важно для защиты производства продовольствия.
В статье "A transposon surveillance mechanism that safeguards plant male fertility during stress", опубликованной в журнале Nature Plants, исследователи из Школы наук о жизни Университета Уорика изучили молекулярные механизмы, которые растения кукурузы используют для защиты фертильности при высоких температурах, и идентифицировали два Argonaute-подобных (AGO) белка, защищающих мужские половые клетки.
Подвергнув растения кукурузы с нефункциональными AGO-белками различным условиям роста, исследователи обнаружили, что повышение температуры окружающей среды на 5 °C резко снижает мужскую фертильность.
Используя междисциплинарный подход, команда обнаружила, что более высокие температуры активируют в растениях дикого типа небольшие фрагменты рибонуклеиновой кислоты (или малые РНК), которые связываются с этими AGO-белками, чтобы контролировать активность активируемых стрессом "прыгающих генов" — фрагментов ДНК, способных копировать себя в разные части генома. Таким образом, эти AGO-белки контролируют активность "прыгающих генов", защищая фертильность растений.
Профессор Хосе Гутьеррес-Маркос из Школы наук о жизни Университета Уорика поясняет:
"Мы, по сути, обнаружили, что когда растения подвергаются стрессу из-за высоких температур, они активируют в репродуктивных клетках механизм РНК-направленного надзора в форме малых РНК и белков Argonaute, которые критически важны для поддержания мужской фертильности и, в конечном итоге, выживания растения".
"Понимание молекулярного механизма, участвующего в защите фертильности растений, критически важно для обеспечения будущего производства сельскохозяйственных культур в условиях непредсказуемых и стрессовых климатических условий".
Доктор Чаро дель Дженнио из Школы вычислительной техники, электроники и математики Университета Ковентри добавляет:
"Моделирование структуры белков Argonaute и их симуляция на уровне отдельных атомов показали, как они меняют свой электрический заряд при тепловом стрессе, запуская процесс, который возвращает "прыгающие гены" под контроль".