Растения чувствуют жару

Тепловой стресс — серьёзная проблема в сельском хозяйстве, способная значительно снизить урожайность. Растения выработали стратегии защиты от жары, но то, как они её ощущают и реагируют, до конца не изучено.

Понимание этих механизмов критически важно для создания культур, устойчивых к повышению средних температур и учащающимся волнам жары из-за изменения климата.

Суточный цикл устойчивости

  • С 193 года известно, что реакция растений на тепловой стресс колеблется в зависимости от времени суток.
  • Растение, подвергнутое стрессу днём, имеет гораздо больше шансов выжить, чем при таком же воздействии ночью.
  • Устойчивость к жаре запускается при воздействии света и теряется в темноте.

Роль хлоропластов в сигнализации

Исследователь Патрик Дикинсон обнаружил, что ряд генов, участвующих в формировании хлоропластов, также сильно влияет на реакцию растения на высокие температуры. Это, вместе с данными о лучшей устойчивости днём, указало на роль хлоропласта.

  • Открытие: В ответ на свет из хлоропласта посылается сигнал, который активирует экспрессию генов в ядре, делая растение устойчивым к тепловому стрессу.

Ключевой вопрос: природа сигнала

Следующий фундаментальный вопрос — как именно этот сигнал передаётся от хлоропласта к ядру?

  • Сигнальная молекула связана с цепью переноса электронов фотосинтеза.
  • Возможно, этим сигналом является пероксид водорода (H2O2), так как было показано, что он может перемещаться из хлоропласта в ядро для инициации сигнализации, но это требует подтверждения.

Практическое значение

По словам руководителя исследования доктора Фила Уигга, жизненно важно идентифицировать гены, обеспечивающие повышенную устойчивость к жаре:

  • Многие культуры сегодня уже выращиваются на верхней границе их температурного комфорта.
  • Оценка: Для основных культур (пшеница, рис, кукуруза) каждый градус Цельсия выше текущих температур может снизить урожайность на 3-7% из-за теплового стресса.
  • Цель работы — понять молекулярные механизмы, контролирующие ощущение температуры и адаптацию к ней, чтобы использовать эти знания для повышения устойчивости сельскохозяйственных растений.

Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.