Открыт ключевой ген для создания жароустойчивых сельскохозяйственных культур
К 2050 году глобальное потепление может сократить урожайность на треть. Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде определили ген, который может помочь решить эту проблему.
Повышение температуры сигнализирует растениям о приближении лета. Ожидая меньше воды, они зацветают раньше, а затем им не хватает энергии для производства большего количества семян, что снижает урожайность. Это проблематично, учитывая, что население мира, как ожидается, достигнет 10 миллиардов человек, а еды станет гораздо меньше.
«Нам нужны растения, которые могут выдерживать более высокие температуры, имеют больше времени для цветения и более длительный период роста», — сказал профессор ботаники и наук о растениях UCR Менг Чен. «Но чтобы иметь возможность изменять температурные реакции растений, сначала нужно понять, как они работают. Вот почему так важно идентифицировать этот ген, который обеспечивает тепловой ответ».
Работа, которую Чен и его коллеги проделали для обнаружения гена-термосенсора, была опубликована на этой неделе в журнале Nature Communications. Это второй ген, связанный с восприятием температуры, который они нашли.
Первый ген, названный HEMERA, они обнаружили два года назад. Затем они провели эксперимент, чтобы выяснить, могут ли идентифицировать другие гены, участвующие в контроле процесса температурного восприятия.
Обычно растения реагируют на сдвиги температуры даже в несколько градусов. Для этого эксперимента команда начала с мутантного растения Arabidopsis, полностью нечувствительного к температуре, и модифицировала его, чтобы оно снова стало реактивным.
Изучение генов этого дважды мутировавшего растения выявило новый ген — RCB. Его продукты работают в тесной связке с HEMERA, стабилизируя функцию теплового восприятия. «Если вы "выключите" любой из этих генов, ваше растение больше не будет чувствительно к температуре», — пояснил Чен.
И HEMERA, и RCB необходимы для регуляции количества группы главных генов-регуляторов, которые выполняют несколько функций: реагируют на температуру и свет, а также заставляют растения зеленеть. Эти белки распределены в двух разных частях растительных клеток — в ядре, а также в органеллах, называемых хлоропластами.
В дальнейшем лаборатория Чена сосредоточится на понимании того, как эти две части клетки взаимодействуют и работают вместе для обеспечения роста, позеленения, цветения и других функций.
«Когда вы меняете свет или температуру, меняется экспрессия генов как в ядре, так и в хлоропластах. Мы считаем, что HEMERA и RCB участвуют в координации экспрессии генов между этими двумя клеточными компартментами», — сказал Чен.
Конечная цель — иметь возможность изменять температурный ответ, чтобы обеспечить будущее наших продовольственных поставок.
«Мы были рады найти этот второй ген. Это новый элемент головоломки. Как только мы поймем, как все это работает, мы сможем это модифицировать и помочь сельскохозяйственным культурам лучше справляться с изменением климата», — заключил Чен.