Чувствуете стресс? Тополь тоже — но подавление гормонов может помочь дереву

Деревья, как и люди, испытывают стресс от недостатка или избытка воды, нехватки питательных веществ, загрязнения или изменения климата. Помощь деревьям и сельскохозяйственным культурам в быстрой и эффективной адаптации к стрессу — важная задача для биологов растений.

Исследование под руководством учёных из Мичиганского технологического университета выявило молекулярный механизм, который использует Populus (тополь), чтобы адаптироваться к изменяющимся почвенным условиям, а также гены, которые этот процесс включают или выключают. Цель — использовать биотехнологии или селекцию для повышения стрессоустойчивости деревьев.

«Мы надеемся, что, поняв, как это работает, мы сможем управлять системой так, чтобы растения адаптировались к стрессовым условиям быстрее и лучше», — пояснил Виктор Бусов, старший автор статьи в мартовском номере журнала The Plant Cell за 2010 год.

Учёные проанализировали тысячи генов в полностью секвенированном геноме Populus — единственном полностью секвенированном геноме дерева. Они искали механизм, регулирующий решение растения: расти в высоту или развивать обширную подземную корневую систему для поиска ресурсов.

Ключевую роль играет семейство гормонов гиббереллинов (GAs). «Роль GAs в развитии корней изучена плохо, а их роль в формировании боковых корней почти неизвестна», — отметил Бусов. Именно боковые корни активно ищут воду и питательные вещества.

Исследователи обнаружили, что GAs взаимодействуют с другими гормонами (например, ауксином), чтобы «сообщить» растению, куда направить ресурсы: в рост стебля или корней. «GAs и ауксин определённо «общаются» на молекулярном уровне», — сказал Бусов.

Учёные сравнили рост проростков тополя:

• Мутанты с дефицитом GAs: карликовые стебли, но мощные, хорошо развитые боковые корни.
• Растения с умеренным и нормальным уровнем GAs: активный рост стебля, но слабое развитие боковых корней.

Применение GAs к карликовым растениям быстро обращало процесс вспять: стебли начинали расти, а боковые корни сокращались.

«Очевидно, что отсутствие гормона способствует росту под землёй, а сам гормон — росту над землёй. Это естественный механизм, баланс, который немного нарушается при стрессе», — резюмировал Бусов.

В комментарии к исследованию научный редактор The Plant Cell Кэтлин Фаркухарсон отметила: «Эта работа даёт важное понимание того, как растительные гормоны регулируют развитие боковых корней».