Как семена распознают времена года
Ученые из Йоркского университета сыграли ключевую роль в исследовании того, как растения-"матери" используют свою память о временах года, чтобы "научить" свои семена наиболее выгодному времени для прорастания.
Исследователи под руководством профессора Яна Грэма из Центра новых сельскохозяйственных продуктов (CNAP) работали с учеными из Эксетерского университета. Они обнаружили, что материнское растение чувствует температуру и формирует долгосрочную температурную память.
Используя Arabidopsis thaliana в качестве модельного растения, они выяснили, что его температурные воспоминания позволяют семенам-потомкам определять время года и изменять скорость прорастания, чтобы их рост и развитие были синхронизированы с сезонами.
Если материнское растение переживает более теплые температуры, оно производит больше белка Flowering Locus T (FT), который подавляет выработку танинов в плоде. Это делает семенную оболочку тоньше и более проницаемой, что приводит к более быстрому прорастанию.
И наоборот, если материнское растение испытывает более прохладные температуры перед цветением, оно производит меньше белка FT и больше танинов. Семенная оболочка будет толще и менее проницаемой, и семена прорастут позже. Таким образом, материнское растение может манипулировать прорастанием семян, чтобы оно было оптимальным для времени года.
Поскольку изменение климата делает неоптимальные условия более частыми, лучшее понимание того, как растения общаются со своими семенами, поможет ученым оптимизировать качество семян для сельскохозяйственных культур.
Исследователи CNAP измерили гормоны в семенах, которые обычно контролируют прорастание, но в данном случае обнаружили, что другие сигналы от материнского растения были более важными.
Исследование, финансируемое Советом по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC) и Королевским обществом, имеет значение для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, помогая ученым и фермерам адаптировать реакцию растений на изменения климата и температуры. Оно опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Профессор Грэм сказал: "Эта работа демонстрирует важность условий выращивания на протяжении всего жизненного цикла растения. Что касается сельскохозяйственных культур, это подчеркивает, как неблагоприятные условия окружающей среды могут негативно повлиять на качество семян".
Доктор Стивен Пенфилд, руководивший исследованием, отметил: "Понимая, как материнское растение использует информацию о температуре, чтобы влиять на жизнеспособность своих семян, мы можем начать разрабатывать стратегии для выведения семян, более устойчивых к изменению климата".
Белок FT известен тем, что влияет на время цветения растения в зависимости от длины дня. Исследование также показало, что влияние этого белка на покой семян полностью отделено от его влияния на время цветения.