Исследователи раскрыли новый механизм борьбы растений за свет
Исследователи из лаборатории молекулярной биологии Вагенингенского университета сделали неожиданное открытие в области конкуренции растений за свет. Оказывается, гормон цитокинин играет ключевую роль в этом процессе, что ранее было неизвестно.
Когда растения растут близко друг к другу, они начинают бороться за свет, влагу и питательные вещества. Чем плотнее их посадка, тем острее конкуренция. Но как растения «понимают», что пространства для роста становится меньше? Как объясняет профессор молекулярной биологии Рональд Пиерик, растения способны «видеть» изменения в соотношении красного и дальнего красного света. В густо посаженных культурах красный свет поглощается быстрее, а дальний красный отражается, что изменяет это соотношение и запускает реакцию растений на затенение. Эта реакция приводит к тому, что стебли и черешки растений начинают удлиняться, а листья меняют своё положение, поднимаясь вертикально. Это помогает растениям подняться выше своих «соседей» и захватить больше света.
Однако ученые обнаружили, что конкуренция за свет — это не единственный фактор, влияющий на рост растений. Важную роль играет и наличие питательных веществ, особенно азота, за который растения тоже конкурируют. Исследователь Пьер Готре, работающий в группе Пиерика, решил изучить, как растения одновременно реагируют на недостаток азота и конкуренцию за свет. Результаты показали, что при дефиците азота рост растений замедляется, несмотря на наличие большого количества дальнего красного света.
Регулятором роста растения выступает гормон цитокинин — он образуется в корнях и проходит по жилкам в надземную часть растения. Цитокинин передает информацию о том, сколько азота содержится в почве. Если его много, гормона тоже будет больше, что стимулирует рост растения. Ученые показали, что при внесении дополнительного цитокинина, даже если имеет место дефицит азота, растения продолжают расти в длину под воздействием дальнего красного света. Это впервые доказало, что цитокинин участвует в ответе на затенение.
Ранее считалось, что цитокинин, наоборот, тормозит рост. Однако, как объясняет Пиерик, это наблюдение было сделано на сеянцах, выращенных в темноте. В условиях естественного освещения, особенно при избытке дальнего красного света, эффект цитокинина оказывается противоположным.
Более того, ученые обнаружили, что на генетическом уровне этот механизм регулируется белками, которые подавляют чувствительность к цитокинину. Однако при воздействии дальнего красного света эти белки блокируются, что, в свою очередь, увеличивает чувствительность растений к гормону.
Новые открытия исследователей важны для сельского хозяйства. Увеличение урожайности за счет уменьшения энергии, расходуемой на удлинение стеблей, уже сыграло значительную роль в «зеленой революции». Новые знания о цитокинине могут помочь агрономам и фермерам улучшить производство сельскохозяйственных культур, сделать их более продуктивными.
Ранее сообщалось, что российские ученые вывели «суперзерновые» для холодных зим
