Как растения находят свет: обнаружен новый клеточный сенсор

Растения конкурируют друг с другом за солнечный свет, необходимый для выживания. Чтобы вырваться из тени соседей, они используют световые сенсоры, которые различают опасную тень от другого растения (поглощение красного и синего света) и безвредную тень от облака.

Ученые из Института Солка обнаружили новый механизм, с помощью которого растения оценивают качество тени и ускоряют рост, чтобы обогнать конкурентов. Исследование, опубликованное 24 декабря 2015 года в Cell, показывает, что истощение синего света активирует ускоренный рост через молекулярные сенсоры — криптохромы.

Ключевое открытие: Ранее было известно, что на уменьшение красного света растения реагируют, активируя гормон роста ауксин. Новое исследование впервые показало, что избегание тени может происходить по другому механизму. Криптохромы, реагируя на нехватку синего света, напрямую включают гены, способствующие росту клеток, без изменения уровня ауксина.

Эксперимент: Ученые поместили нормальные и мутантные растения Arabidopsis (без криптохромов или PIF-транскрипционных факторов) в условия с ограниченным синим светом. Они обнаружили, что криптохромы взаимодействуют с PIF-факторами на ДНК, активируя иной набор генов, чем другие фоторецепторы. Этот путь очень короткий, что позволяет растениям быстро реагировать на изменение освещения.

Значение: Это знание может помочь в модификации генов сельскохозяйственных культур (например, сои или томатов) для оптимизации роста и увеличения урожайности даже на затененных полях.

Перспективы: Следующий шаг — научиться управлять ростовым ответом, чтобы можно было выращивать культуры очень близко друг к другу, меняя скорость, угол и характер роста листьев.

Как отмечают авторы, реакция на тень и на повышение температуры у растений схожа и имеет общие молекулярные компоненты. Поэтому изучение избегания тени может помочь не только увеличить урожай в затененных условиях, но и повысить устойчивость к потеплению климата.