Новый путь к созданию водоэффективных семян открыт: TIP оказался главным регулятором водного обмена вместо PIP

Исследование Школы наук о жизни Уорикского университета открыло новый путь для создания водоэффективных семян, что станет важным инструментом в борьбе с засухой и обеспечении глобальной продовольственной безопасности. Работа не только предоставляет самую точную на сегодня карту ключевого белка, который, по-видимому, является главными «воротами» для поступления воды во время прорастания семян, но и исправляет прежние представления, так как ранее внимание было сосредоточено на гораздо менее значимом белке.

Команда под руководством доктора Лоренцо Фриджерио изучила два белка из большого семейства «Major Intrinsic Proteins» (MIPs), которые действуют как водные каналы, регулирующие поглощение воды.

• PIPs (плазматические мембранные внутренние белки) обычно находятся в плазматической мембране — внешней оболочке клетки. Из-за этого расположения они долгое время считались основными регуляторами транспорта воды в клетку и из нее.
• TIPs (тонапластные внутренние белки) обычно концентрируются в тонапласте — внутреннем слое, окружающем вакуоль клетки. Их роль в водном обмене недооценивалась, так как проницаемость тонапласта для воды считается значительно выше, чем у внешней плазматической мембраны.

Это привело к концентрации исследований на PIP, в то время как о роли TIP в процессах созревания и прорастания семян было практически ничего не известно.

Ключевое открытие Уорикской группы заключается в том, что TIP, а не PIP, вероятно, играет решающую роль в управлении водой в семенах. Исследование микроматричных данных показало, что:

• Из 13 PIPs, кодируемых геномом Arabidopsis, в семенах обнаруживаются только 3 (PIP1;2, PIP1;4, PIP1;5).
• Эти три белка появляются лишь через 60 часов после начала прорастания, то есть уже после завершения наиболее важных фаз поглощения воды.
• В то же время, очень высокие уровни белка TIP3 были обнаружены в плазматической мембране во время развития и прорастания семян.

Рабочая гипотеза доктора Фриджерио состоит в том, что TIP3, помимо присутствия в тонапласте, специально перемещается к плазматической мембране, чтобы компенсировать отсутствие (или очень низкую концентрацию) PIP.

Это открытие прокладывает верный путь к пониманию того, как регулируется поглощение воды в семенах. Такое понимание поможет создавать семена, устойчивые к засухе и более эффективно использующие воду, что критически важно в условиях глобального изменения климата и для обеспечения продовольственной безопасности.