Биологи выяснили, как растения синтезируют гормон роста ауксин

Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые расшифровали полную цепочку биохимических реакций, контролирующих синтез ауксина — гормона, регулирующего практически все аспекты роста и развития растений.

Их открытие, подробно описанное в статье в онлайн-выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences, позволит агрономам разрабатывать новые способы усиления или управления выработкой ауксина для улучшения роста и урожайности сельскохозяйственных культур.

Более века назад Чарльз Дарвин заметил, что растения производят вещество, заставляющее их изгибаться к свету. Этим гормоном оказался ауксин, который, как позже выяснили биологи, важен не только для регуляции роста, но и для формирования структуры растений.

В 2006 году команда исследователей из Сан-Диего под руководством доцента биологии Юнде Чжао обнаружила семейство из 11 генов, участвующих в синтезе ауксина. На основе этой работы Чжао и его коллеги из UCSD, Института биологических исследований Солка и японского института естественных наук RIKEN расшифровали основной биохимический путь синтеза ауксина.

«То, как растения синтезируют этот важный гормон, оставалось загадкой почти столетие», — сказал Чжао.

В своём исследовании учёные использовали сложные генетические подходы в сочетании с аналитической биохимией, чтобы идентифицировать простую двухступенчатую цепь биохимических реакций у модельного растения Arabidopsis. Этот путь преобразует триптофан в индол-3-уксусную кислоту — основной ауксин, синтезируемый растениями.

«Основная причина, по которой механизмы биосинтеза ауксина ускользали от учёных, заключается в том, что каждый этап включает множество генов, что сильно усложняет генетический анализ», — пояснил Чжао.

По словам профессора биологии Марка Эстелла, одного из ведущих мировых экспертов по ауксину, этот гормон влияет практически на все аспекты роста растений, включая большинство признаков, важных для сельского хозяйства: регулирует высоту растений, количество и форму органов, а также развитие семян и плодов.

«Это открытие имеет множество важных последствий. Для фундаментальной науки знание о синтезе ауксина поможет понять многие аспекты развития растений. Для фермеров этот прогресс откроет новые возможности для улучшения урожая, что особенно важно перед лицом растущего глобального населения и изменяющегося климата», — добавил Эстелл.