Растения могут быть «жаворонками» или «совами», как и люди

Новое исследование генов, управляющих циркадными ритмами растений, показало, что у них существует такая же вариация внутренних часов, как и у людей.

Исследование демонстрирует, что изменение всего одной буквы в их ДНК может определять, является ли растение «жаворонком» или «совой». Эти выводы могут помочь фермерам и селекционерам отбирать растения с часами, лучше всего подходящими для конкретной местности, что повысит урожайность и устойчивость к изменению климата.

Циркадные часы — это молекулярный метроном, который ведет организм через день и ночь. У растений они регулируют широкий спектр процессов: от подготовки к фотосинтезу на рассвете до времени цветения.

Эти ритмические паттерны могут различаться в зависимости от географии, широты, климата и сезонов — часам растений приходится адаптироваться к местным условиям.

Ученые из Института Эрлхэма и Центра Джона Иннеса в Норидже изучили генетическую основу этих локальных различий. Они исследовали циркадные ритмы у шведских растений Arabidopsis thaliana, чтобы выявить гены, связанные с вариациями в работе часов.

Ключевые выводы:

• Анализ 191 разновидности Arabidopsis из Швеции показал, что за различия в циркадных ритмах может отвечать изменение одной пары оснований ДНК в гене COR28.
• Этот ген координирует время цветения, устойчивость к заморозкам и циркадные часы.
• С помощью метода визуализации замедленной флуоресценции ученые обнаружили, что разница между часами самых ранних («жаворонков») и самых поздних («сов») растений может превышать 10 часов.
• На ритм влияют как география, так и генетическое происхождение растения.

«Поразительно, что изменение всего одной пары оснований в последовательности одного гена может влиять на то, как быстро тикают часы», — отметила автор исследования, доктор Ханна Рис.

Это первое исследование такого типа, направленное на поиск генов, ответственных за разные типы циркадных ритмов у растений. Полученные данные открывают возможности для селекции более устойчивых к климату сельскохозяйственных культур, таких как капустные и пшеница.

Результаты исследования опубликованы в журнале Plant, Cell and Environment.