Семена растений защищают свой генетический материал от обезвоживания

Семена растений находятся в состоянии покоя с сильно сниженным метаболизмом и могут выдерживать суровые условия среды. Содержание воды в созревающих семенах падает ниже десяти процентов.

Исследователи из Института селекции растений Общества Макса Планка в Кёльне обнаружили, что при созревании семян генетический материал становится более компактным, а ядра клеток семян сжимаются. Вероятно, таким образом семена защищают свою ДНК от обезвоживания.

Семена, созревающие осенью, переживают зиму, а весной прорастают. На археологических раскопках находили семена, сохранившие способность к прорастанию спустя тысячи лет.

Сухие семена — переходная стадия между эмбрионом и проростком. Во время таких переходов гены нового состояния активируются, а «старые» — подавляются. Гены в ядре окружены белками, образуя комплекс — хроматин, который может быть упакован плотно или рыхло. Степень компактизации хроматина регулирует активность генов: чем он «открытее», тем лучше считываются гены.

До сих пор не было известно, связаны ли сниженная метаболическая активность и низкое содержание воды в семенах с изменениями в хроматине. Исследовательская группа под руководством Вима Соппе показала на примере резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), что в процессе созревания семян ядра клеток заметно сокращаются, а хроматин уплотняется. Оба процесса обратимы при прорастании.

«Размер ядра не зависит от состояния покоя семян Arabidopsis thaliana», — говорит Соппе. Сокращение ядра — активный процесс, функция которого — повысить устойчивость к обезвоживанию. Конденсация хроматина происходит независимо от изменений в ядре.

Благодаря открытиям кёльнских учёных может появиться возможность защитить от обезвоживания и другие организмы, так как механизмы, регулирующие организацию хроматина, мало изменились в ходе эволюции.