Томаты задерживают созревание меристемы побега для устойчивости к жаре

Экстремальные волны жары представляют серьёзную угрозу для сельскохозяйственной продуктивности. По оценкам, при повышении температуры на каждый 1°C выше доиндустриального уровня урожайность снижается примерно на 6–8%.

Новое исследование под руководством профессора Сюй Цао из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук раскрывает адаптивную стратегию томатов. Растения стабилизируют урожайность в условиях жары за счёт перепрограммирования развития апикальных стволовых клеток побега (SAM).

Ключевая роль меристемы

Стволовые клетки SAM критически важны для формирования надземных структур растений и непосредственно влияют на урожай. Тепловой стресс может вызвать их аномальную дифференцировку или некроз, приводя к потерям урожая.

Обнаруженный молекулярный механизм

При тепловом стрессе в растениях томата накапливаются активные формы кислорода (ROS). Они способствуют фазовому разделению белка-репрессора цветения Terminating Flower (TMF). Образующиеся конденсаты TMF продлевают репрессию генов цветочной идентичности.

Результат — отсрочка развития

Это перепрограммирует развитие SAM: задерживается созревание побега и переход к репродуктивной фазе. Растение продлевает вегетативный рост, избегая преждевременного цветения в неблагоприятных условиях.

Эффект «страховки»

В ранний вегетативный период томаты могут входить в состояние, подобное покою, приостанавливая программу созревания. После нормализации температуры развитие возобновляется. Эта стратегия предотвращает 34–63% потерь урожая в первой кисти.

Исследование, опубликованное в Developmental Cell 2 апреля, предлагает новую концептуальную основу для создания «климатически умных» культур. Механизм, контролируемый редокс-состоянием клетки, позволяет неподвижным растениям переживать неблагоприятные условия и обеспечивать репродуктивный успех позже. Эти данные могут направлять усилия по точной селекции для повышения продуктивности в меняющемся климате.