Исследование раскрывает механизм роста у ели
Хотя известно, что деревья начинают расти весной при удлинении светового дня и прекращают рост осенью при его сокращении, точный механизм этого процесса оставался малоизученным.
Учёные, используя Канадский источник синхротронного излучения (Canadian Light Source), получили новые данные о том, как определённые клетки в зимних почках ели обыкновенной (Picea abies) реагируют на сезонные изменения освещённости, что влияет на рост. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Plant Science.
Это знание позволяет лучше прогнозировать реакцию деревьев на изменение климата, которое может привести к заморозкам при ещё длинном световом дне или к тёплой погоде при коротком дне.
Профессор Йорунн Э. Олсен и ЙонКён Ли, учёные-растениеводы из Норвежского университета естественных наук, вместе с коллегами из Университета Саскачевана исследовали клетки зимних почек ели обыкновенной и их различия в зависимости от продолжительности светового дня, которому они подвергались.
Ель обыкновенная была выбрана потому, что это экологически и экономически важная хвойная порода в Северной Европе. Результаты могут предоставить важную информацию для исследователей, ищущих способы улучшить морозо- и холодоустойчивость широкого спектра растений — от деревьев до сельскохозяйственных культур.
Методология и ключевое открытие
Образцы клеток почек были взяты у саженцев, выращенных в контролируемых световых условиях:
- Одни растения подвергались воздействию до 24 часов света в сутки (как летом в странах Крайнего Севера) в течение 8 недель.
- Часть деревьев затем переводили на короткий день на 8 недель.
- Некоторые из них после этого снова возвращали к длинному дню.
Образцы брали из короны — пластины толстостенных клеток в основании спящей зимней почки.
Анализ данных и изображений, полученных на синхротроне, позволил выявить конкретные различия, связанные с длиной светового дня:
- У сеянцев, растущих при длинном дне, структура короны отсутствует.
- Во время короткого дня корона развивается и становится менее проницаемой, блокируя поток воды. Это останавливает рост почек и переводит их в состояние покоя.
- Последующее воздействие длинного дня делает корону проницаемой для воды, что позволяет воде и питательным веществам поступать в почку и стимулировать её рост.
Значение для науки и адаптации
«Мы показали, что пластина клеток короны служит барьером, обеспечивающим отсутствие транспорта воды в спящую почку. Таким образом можно избежать замерзания клеток спящей почки», — пояснила Олсен. Она добавила, что такая чёткая структура короны обнаружена только у определённых групп хвойных.
Исследование помогает понять, как климатические факторы контролируют годовые циклы роста и покоя у деревьев. Основным фактором, влияющим на переход дерева в состояние покоя, является продолжительность светового дня. Если деревья не перейдут в состояние покоя к началу заморозков, они могут получить морозные повреждения и погибнуть.