Ученые определили механизм «памяти» у растений

Исследователи из Университетов Бирмингема и Ноттингема раскрыли механизм, позволяющий цветковым растениям ощущать и «запоминать» изменения в окружающей среде.

Работа, опубликованная в журнале Nature Communications, выявляет новые потенциальные мишени для создания сортов растений (включая злаки и овощи), способных адаптироваться к разным условиям.

Функция памяти позволяет растениям точно координировать свое развитие в ответ на стресс или смену сезонов. Например, многие растения «помнят» продолжительный холод зимы, что гарантирует их цветение только весной. Один из способов — использование группы белков PRC2. На холоде эти белки объединяются в комплекс и переводят растение в режим цветения. Однако о том, как PRC2 обнаруживает изменения среды, известно мало.

Новое исследование, проведенное совместно с учеными из Оксфорда и Утрехта, дает новое понимание функции «сенсора среды» у PRC2.

Исследователи обнаружили, что ключевой компонент комплекса — белок VRN2 — крайне нестабилен. При более высоких температурах и достатке кислорода белок VRN2 постоянно расщепляется. Когда условия становятся более сложными (например, при затоплении и нехватке кислорода), VRN2 стабилизируется и повышает выживаемость. Белок VRN2 также накапливается на холоде. Это позволяет комплексу PRC2 запустить цветение при потеплении. Команда выяснила причины этого и обнаружила удивительное сходство между реакциями растений на холод и на низкий уровень кислорода при затоплении.

«Растения обладают замечательной способностью чувствовать и запоминать изменения окружающей среды, что позволяет им контролировать свой жизненный цикл», — поясняет ведущий автор доктор Дэниел Гиббс. — «VRN2 постоянно разрушается, когда не нужен, но накапливается при подходящих условиях. Таким образом, VRN2 напрямую ощущает и реагирует на сигналы среды, а PRC2 остается неактивным до востребования».

«Возможно, на этот механизм можно будет воздействовать, чтобы создавать растения, лучше адаптированные к разным сценариям, что важно в условиях изменения климата».

Со-руководитель исследования профессор Майкл Холдсворт отметил: «Теперь важно исследовать, как холод приводит к повышению стабильности VRN2 и почему эта реакция похожа на ответ на затопление».

Интересно, что комплекс PRC2 есть и у животных, но у них нет нестабильного белка VRN2. «Эта система, по-видимому, развилась именно у цветковых растений, — добавил профессор Холдсворт. — Возможно, она дает им больше гибкости в адаптации к изменениям среды, что важно, поскольку они закреплены в почве и не могут перемещаться».