Как растения становятся хорошими соседями в условиях стресса

Ученые выяснили, как растения уживаются друг с другом в темных и затененных местах.

Умеренная тень или даже ее угроза, которую детектируют фитохромные фоторецепторы, заставляет растения вытягиваться, чтобы обогнать конкурентов.

Однако в глубокой тени густого леса или сомкнутого растительного полога, где ресурсы и фотосинтез ограничены, эта стратегия не работает. В таких условиях удлинение стеблей было бы пустой тратой энергии и вредным для выживания, так как сеянцы никогда не смогли бы перерасти более крупных соседей.

Так как же растения предотвращают удлинение в условиях глубокой тени? Секрет кроется в их внутренних часах, утверждает исследовательская коллаборация из Центра Джона Иннеса и Бристольского университета.

Они обнаружили, что когда растения детектируют глубокую тень, это меняет экспрессию генов в определенных частях циркадных часов — внутреннего суточного таймера, присутствующего у растений и других организмов. Эти компоненты часов выполняют дополнительную роль в подавлении удлинения стебля, блокируя перерастание соседей, которое обычно происходит при умеренном затенении.

Эта работа выявляет ранее неизвестную роль циркадных часов в регуляции развития растений. Полученные результаты имеют значение как для естественных популяций растений, так и для сельскохозяйственных культур.

Исследование актуально для природных популяций, так как ученые определили новый процесс, контролирующий развитие растений в условиях, подобных тем, что встречаются в лесах умеренного пояса летом или в тропических дождевых лесах.

Сельскохозяйственные культуры часто выращивают плотными рядами, что означает взаимное затенение растений. Поэтому результаты исследования определяют процессы, которыми, возможно, можно управлять, чтобы выращивать культуры более плотно или контролировать их высоту.

Профессор Центра Джона Иннеса Энтони Додд отметил: «Биологические часы растений — ключевой регулятор их развития и приспособленности. Эта работа проливает новый свет на новую роль циркадных ритмов в адаптации растений к конкуренции с другими растениями в их среде».

Профессор Бристольского университета Керри Франклин добавила: «Большинство исследований избегания тени растениями сосредоточено на раннем обнаружении соседей и умеренном затенении. Эта работа раскрывает новые идеи о том, как растения адаптируются к очень глубокой тени, где ресурсы сильно ограничены».

Исследование предоставляет доказательства устойчивости и стабильности циркадных часов в стрессовых условиях. Эта информация может быть полезна для выведения новых поколений сельскохозяйственных культур в условиях меняющегося климата.

Статья «Phytochrome A elevates plant circadian-clock components to suppress shade avoidance in deep-canopy shade» опубликована в PNAS.