Как температура влияет на время цветения растений

Слишком раннее или позднее цветение может серьёзно снизить урожай семян и поставить под угрозу репродуктивный успех растения. Чтобы не упустить оптимальное время, растения развили сложную систему контроля, включающую несколько десятков генов.

Международная исследовательская группа под руководством Маркуса Шмида из Института биологии развития Макса Планка (Тюбинген) совместно с группой Ричарда Имминка из Wageningen UR (Нидерланды) изучила два ключевых гена, регулирующих время цветения в ответ на температуру окружающей среды. Их открытие опубликовано в журнале Nature.

Молекулярный механизм

Исследователи сосредоточились на генах FLM (FLOWERING LOCUS M) и SVP (SHORT VEGETATIVE PHASE), играющих ключевую роль в реакции на температуру.

Ген FLM может производить несколько вариантов белка благодаря процессу альтернативного сплайсинга. Основных варианта два:

  • FLM-β — преобладает при низких температурах.
  • FLM-δ — его уровень постепенно увеличивается с ростом температуры.

При нагреве с 16 °C до 27 °C соотношение вариантов FLM меняется в течение 24 часов.

Как это работает

  • При низких температурах образуется комплекс SVP–FLM-β. Он эффективно связывается с ДНК и подавляет гены, ответственные за переход к цветению, выступая как репрессор.
  • При повышении температуры образуется комплекс SVP–FLM-δ. Он практически не способен связываться с ДНК, что снимает репрессию с генов цветения и позволяет растению зацвести.

Таким образом, вместо использования двух отдельных генов (активатора и репрессора), растение объединило обе функции в одном гене FLM через температурно-зависимый сплайсинг.

Значение для адаптации

Естественные вариации гена FLM частично объясняют различия во времени цветения у разных штаммов Arabidopsis. Этот механизм может помочь растениям адаптироваться к постепенному потеплению в условиях изменения климата, особенно тем видам, которые не могут мигрировать в более холодные места обитания.

Исследователи отмечают, что роль температурно-зависимого альтернативного сплайсинга в процессе адаптации заслуживает дальнейшего изучения.

2013-09-25