Ученые изучают толерантность растений к засухе: исследование

Пустыни юго-запада США являются экстремальной средой обитания для большинства растений, но что примечательно, там живут микроскопические зеленые водоросли, которые полностью устойчивы к обезвоживанию. Эти крошечные зеленые водоросли, большинство из которых размером всего в несколько микрон, живут в микробиотических почвенных корках, характерных для засушливых районов и образованных сообществами бактерий, лишайников, микроводорослей, грибов и даже мхов. После полного высыхания водоросли могут стать активными и начать фотосинтез снова в течение нескольких секунд после получения капли воды.

Именно вопрос приспосабливаемости водорослей лег в основу исследований Елены Лопес Передо и Зои Кардон из Морской биологической лаборатории (MBL). Учитывая усиление засухи и изменение структуры осадков, прогнозируемых по мере глобального потепления климата, понимание адаптаций, способствующих выживанию зеленых растений в засушливых условиях, является насущной задачей. 

Работая с двумя особенно устойчивыми видами зеленых микроводорослей (Acutodesmus deserticola и Flechtneria rotunda), специалисты изучили регуляционные процессы экспрессии генов во время высыхания и попадания влаги. Они также проанализировали экспрессию генов в близком водном родственнике (Enallax costatus). Удивительно, но все три водоросли — толерантные к высыханию или нет — регулировали экспрессию генов. Выяснилось, что они защищают другие растения во время засухи. Но устойчивые к высыханию водоросли также снижали экспрессию генов, кодирующих многие другие основные клеточные процессы, тормозя их метаболизм. Водный родственник Enallax costatus на метаболизм растений не влиял. 

Исследования Peredo и Cardon предполагают, что это открытие на толерантность к высыханию требует более широкого изучения в растениях. Повышенная регуляция экспрессии генов, кодирующих защитные белки, может быть необходимой, но недостаточной. А вот пониженная регуляция различных метаболических генов может запускать процессы выживания растений в условиях засухи.

Данное исследование может лечь в основу разработки новых сортов сельскохозяйственных культур, с повышенной устойчивостью к засухе и любым климатическим стрессам. В условиях постоянно меняющегося климата, когда большинство стран сталкивается с нехарактерной для них засухой и сложными агрометеорологическими явлениями, разработка новых сортов является перспективным направлением в науке и селекционировании.

Подготовлено по материалам phys.org.