Растения используют ген FLM как «диммер» для адаптации к изменению климата

Ученые из Технического университета Мюнхена (TUM) обнаружили генетические механизмы, позволяющие растениям тонко регулировать время цветения в ответ на температуру. Это открытие может помочь в адаптации сельскохозяйственных культур к изменению климата.

Генетическая основа адаптации

Растения, такие как резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana), контролируют цветение с помощью генетических программ, реагирующих на температуру и длину дня. В ходе эволюции эти программы пассивно адаптируются через мутации в ДНК.

Ученые сравнили последовательности гена FLM (FLOWERING LOCUS M) у более чем тысячи подвидов Arabidopsis. Ген FLM связывается с ДНК и задерживает цветение. Частые, эволюционно успешные мутации в этом гене указывают на их адаптивную ценность.

Механизм работы «диммера»

Исследование, опубликованное в eLife, показало, что генетические изменения влияют на то, насколько активно «считывается» ген FLM:

• Мутации в области промотера (генного «выключателя») регулируют количество производимого FLM.
• Изменения в процессе сплайсинга (вырезания частей промежуточного продукта гена) также влияют на количество активного белка FLM.

Таким образом, растение может плавно регулировать активность гена FLM, как диммером, что напрямую определяет время цветения.

Значение для сельского хозяйства

«Варианты гена FLM, которые мы идентифицировали, — идеальные кандидаты, которые резуховидка может использовать для адаптации времени цветения к температурным изменениям, вызванным изменением климата», — говорит профессор Клаус Швеххаймер (TUM).

Поскольку даже небольшие колебания температуры негативно влияют на урожайность культур (рапс, сахарная свекла), использование FLM в качестве регулятора может помочь адаптировать период цветения к новым условиям и обеспечить долгосрочную продовольственную безопасность.