Система оповещения растений о засухе имеет неожиданное эволюционное происхождение: водоросли

Новое исследование показывает, что встроенная система сигнализации, позволяющая наземным растениям чувствовать и реагировать на засуху, имеет неожиданное происхождение: их водные предки-водоросли.

Ключевые открытия:

• Сигнальный путь, запускающий защитные механизмы растений от засухи, впервые появился у пресноводных стрептофитовых водорослей.
• Позже наземные растения позаимствовали (кооптировали) этот путь для борьбы со стрессом в новой наземной среде.
• Сегодня этот же путь существует у подавляющего большинства растений: от мхов, печёночников и папоротников до сельскохозяйственных культур и цветковых растений.

Значение открытия:

• Эволюция этого пути — одно из ключевых событий в истории жизни на Земле, позволившее растениям выйти на сушу.
• Изначально водоросли, живущие в суровых условиях (например, в солёных или временных водоёмах), развили эту систему для защиты от стрессов, сходных с обезвоживанием (например, высокой солёности).
• Ранее считалось, что путь возник у ранних наземных растений (~450 млн лет назад). Его обнаружение у водорослей может отодвинуть эту дату к ~580 млн лет назад.

Как работает система:

Растения используют хлоропластную ретроградную сигнальную сеть. Когда одна часть растения ощущает засуху или избыток света, эта сеть отправляет ферменты с сообщением к «центральному процессору» растения, который может активировать стратегию защиты (закрытие устьиц, выделение воскового слоя, перераспределение ресурсов).

Перспективы:

Понимание молекулярных деталей этой древней и консервативной системы может стать ключом к повышению засухоустойчивости сельскохозяйственных культур в условиях изменения климата.

«Мы бы не были здесь, если бы они [водоросли] этого не поняли», — говорит соавтор исследования Дуглас Солтис.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.