Солевой стресс вызывает раннее цветение и тормозит развитие цветков у томатов, нарушая клеточный цикл

Исследование показало, что солевой стресс у томатов (Solanum lycopersicum) приводит к снижению биомассы растений, раннему цветению и формированию более мелких цветков. Умеренный солевой стресс может ускорять цветение за счет повышения экспрессии гена SINGLE-FLOWER TRUSS (SFT).

Эти результаты важны для улучшения производства томатов на засоленных почвах.

Растения адаптируются к стрессу, изменяя время цветения, что критично для репродуктивного успеха. Засоление — значимый стрессовый фактор, нарушающий сроки цветения. У томатов гены FA и SFT являются гомологами генов LEAFY (LFY) и FLOWERING LOCUS T (FT) у Arabidopsis и играют ключевую роль в регуляции цветения.

Исследование, опубликованное в Vegetable Research 27 июня 2024 года, было направлено на изучение механизмов солевого стресса.

Методы и ключевые результаты:

• Сеянцы томатов сорта "Micro Tom" обрабатывали растворами NaCl разной концентрации.
• Низкие концентрации (50–150 mM NaCl) индуцировали раннее цветение.
• Высокая концентрация (200 mM NaCl), напротив, подавляла цветение.
• Высокий уровень стресса также снижал количество цветков и соцветий на растение, уменьшая накопление биомассы.

Молекулярные механизмы:

• Анализ RT-qPCR показал, что экспрессия гена SlSFT коррелирует с ранним цветением при солевом стрессе.
• Нокаут гена SlSFT подтвердил его роль: растения с "выключенным" геном не цвели раньше при стрессе.
• Солевой стресс нарушал клеточный цикл в цветочных органах (чашелистиках и лепестках), что приводило к уменьшению их размера.
• Анализ экспрессии генов циклинов показал, что стресс нарушает G2/M-контрольную точку клеточного цикла.

Последствия для урожая:

Солевой стресс привел к снижению урожая из-за уменьшения размера плодов, хотя общее количество плодов не изменилось.

«Наше исследование показывает, что солевой стресс способствует раннему цветению, индуцируя экспрессию SFT, и тормозит развитие цветочных органов томата, нарушая клеточный цикл», — заявил ведущий исследователь Фанфан Ма.

Выводы:

Солевой стресс (50–150 mM NaCl) вызывает раннее цветение томатов через активацию гена SFT и пути SFT-AP1, одновременно нарушая клеточный цикл в цветках. Перспективное направление — манипулирование генами, такими как SFT, для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур на засоленных почвах.