Растения «страхуют риски» при прорастании — путь к повышению урожайности

Исследователи из Бирмингемского университета выяснили, как растения «страхуют риски», заставляя свои семена прорастать в разное время. Их работа, опубликованная в Journal of The Royal Society Interface, определяет пути снижения изменчивости в сельском хозяйстве и получения более предсказуемых результатов для фермеров и производства продуктов питания.

Исследование выявило источник «азартной» стратегии прорастания у Arabidopsis thaliana (резуховидки Таля).

Семена одного растения прорастают в разное время, чтобы «подстраховаться» от исторически сложившихся экологических угроз. Эта изменчивость — плохая новость для сельского хозяйства, где фермеры хотят иметь однородные поля.

Стохастичность, случайная природа биохимических процессов, — неизбежная черта клеточной биологии, и некоторые организмы, включая растения, эволюционно научились использовать эту случайность. Учёные обнаружили и проанализировали клеточный контур, который «бросает кости», создавая элемент случайности в уровне гормона, контролирующего прорастание. Определив способы снизить эту вариабельность, исследователи надеются заложить основу для работ, которые позволят убедить растения прорастать более равномерно.

Такой прорыв позволил бы фермерам увеличить потенциальную урожайность, что может стать решением агрономических проблем и проблем продовольственной безопасности.

Поскольку уровни гормонов в зародышах растений чрезвычайно сложно наблюдать в реальном времени, команда обратилась к математическому моделированию, чтобы предсказать, как будут разворачиваться биологические процессы.

Доктор Иэн Джонстон: «Именно этот интерфейс биологии с математикой позволяет нам понять и предсказать процессы, генерирующие изменчивость в растительных клетках».

Соавтор профессор Джордж Бассэл добавил: «Наше выявление этого контура, генерирующего вариабельность, даёт возможность синхронизировать и улучшить будущее сельскохозяйственное производство».

Предыдущие работы профессора Бассэла и доктора Джонстона показали, как клетки растений используют гормоны для коммуникации, оценки окружающих условий и оптимизации времени начала прорастания.