Выявлены гены, «дирижирующие» процессом роста растений

Выявлены гены, «дирижирующие» процессом роста растений

В статье, опубликованной журналом Nature, сообщается, что учёными были обнаружены три гена в геноме у растений, которые подавляют их рост в светлое время суток. С помощью управления активностью этих генов можно вывести новые быстрорастущие сельскохозяйственные культуры.

Arabidopsis thaliana

В отличие от животных, рост растений продолжается на протяжении всей их жизни. Однако у этого процесса прерывистый характер, так у представителей флоры есть длительные периоды спокойствия, сочетающиеся с недолгими промежутками резкого роста, которые обычно наступают в предрассветные часы. Однозначную причину такой ночной активности учёные пока не установили.

Группой учёных калифорнийского Университета в Сан-Диего под руководством Стива Кэя были обнаружены гены, которые «дирижируют» этим процессом. Учёные руководствовались доводом, что у всех живых организмов имеются «биологические часы», то есть системы регулирующие активность организма, в зависимости от времени суток.
Учеными проводились наблюдения в ночные и дневные часы за активностью генов в листьях арабидопсиса (Arabidopsis thaliana), который является ближайшим родственником капусты. Геном арапсидопсиса достаточно прост, поэтому он часто применяется для лабораторных исследований и считается одним из любимых объектов у генетиков.

По результатам исследований у арапсидопсиса «биологическими часами» управляет сочетание трёх белков, которые синтезируются при участии генов ELF4, ELF3 и LUX в его клетках. Было обнаружено, что сбои в работе первых двух генов могут приводить к нарушению роста стебля и к раннему цветению растения. О роли гена LUX раньше ничего не было установлено.

В ходе исследований выяснилось, что три белка соединяются в молекулярный комплекс, пик, концентрации которого находится на конец вечера – начало ночи. Учёные назвали это соединение «вечерний белковый комплекс», а он действует блокирующее на два основных белка стимулирующих рост растения, которые вырабатываются с помощью других генов — PIF5 и PIF4.

«Стало окончательно ясно, что этот белковый комплекс осуществляет роль «тормоза» для роста растений. При «выключении» одного из этих генов, стебель растения стал увеличиваться в длине значительно быстрее», — заметил Кэй.

По предположениям учёных, рост растений глубокой ночью можно объяснить тем, что этот режим способствует лучшему использованию припасённых за день питательных веществ.
«Беспрерывный рост неэффективен, особенно, если он не находится в согласии с поддержанием энергетических запасов, запасаемых и расходуемых в ходе каждого дня и ночи. Вот из-за этого рост растений происходит не постоянно, а только периодически», — отметил Кэй.

Таким образом, авторы заявляют, что с помощью управления активностью генов, которые принимают участие в сборке «тормоза» роста вполне можно вывести быстрорастущие сельскохозяйственные культуры.

Автор

Запись опубликована 25 Июль 2011 в разделе Новости