Растения имеют план на все сезоны

Многим растениям необходимо избегать цветения осенью — даже при благоприятных условиях, — иначе они погибнут зимой.

Чтобы зацвести весной, им необходимо почувствовать и запомнить зиму — процесс, известный как яровизация. Но как растения воспринимают жизненно важную информацию, например, температуру, чтобы синхронизировать цветение со сменой сезонов?

До сих пор многие исследователи считали, что колебания месячных, дневных и часовых температур обнаруживаются небольшим количеством специализированных сенсоров.

Однако новое исследование Центра Джона Иннеса показывает, что растения объединяют температурную чувствительность множества процессов, чтобы различать времена года.

«На первый взгляд это может показаться удивительным открытием, однако, оглядываясь назад, это вполне разумно и более вероятно как механизм эволюции», — комментирует доктор Реа Антониу-Куруньоти, первый автор исследования, опубликованного в журнале Cell Systems.

«Биохимические реакции по своей природе чувствительны к температуре, поэтому альтернатива — несколько специализированных сенсоров — предполагала бы, что температурную чувствительность всего остального необходимо игнорировать или компенсировать. С другой стороны, использование данных от множества путей, которые уже реагировали на температуру, и эволюция для использования этой объединенной информации менее сложна и может привести к более надежной системе», — объясняет она.

Команда из лабораторий профессоров Мартина Ховарда и Кэролайн Дин разработала прогностическую математическую модель температурного восприятия для ключевого регулятора цветения FLC у Arabidopsis.

Эта модель яровизации может использоваться в сочетании с климатическими моделями для прогнозирования того, как растения изменят свое цветение в будущих климатических условиях. В этом исследовании команда сотрудничала с группами из Швеции, чтобы проверить модель на данных растений, выращенных на полевых участках в Швеции и Норидже, — и модель хорошо соответствовала этим данным.

Arabidopsis является родственником многих сельскохозяйственных культур, таких как брокколи и рапс, поэтому работа может быть расширена, чтобы помочь селекционерам выводить устойчивые к климату сорта.

Будущая работа будет включать адаптацию модели для сельскохозяйственных культур и ее интеграцию в существующие модели прогнозирования урожая для фермеров и селекционеров.

Команда будет работать с климатологами, чтобы точнее прогнозировать температуры, которые растения будут фактически испытывать в будущем.