Овсяница тростниковая (Festuca arundinacea) — широко распространённый вид травы для газонов и кормовых угодий, который лучше всего растёт при температуре от 15 °C до 25 °C. Температуры выше 35 °C могут вызвать необратимые повреждения, включая преждевременное старение листьев. Старение листьев, вызванное жарой, снижает урожайность кормовых культур и качество газонов. С ростом глобальных температур эта проблема будет усугубляться.
Чтобы изучить молекулярные механизмы, лежащие в основе старения листьев, вызванного жарой, и вывести сорта овсяницы тростниковой, устойчивые к этому процессу, исследователи из Ботанического сада Ухань (WBG) Китайской академии наук провели исследования. Они обнаружили роль модуля FaNAC047-FaNAC058 в регуляции старения листьев овсяницы тростниковой при высоких температурах.
Основные результаты исследования:
* FaNAC047 — ключевой ген, который ранее был обнаружен и показал значительное усиление регуляции в ответ на длительный тепловой стресс и естественное старение листьев. Он действует как положительный регулятор старения листьев, вызванного жарой, у овсяницы тростниковой.
* FaNAC047 — это бифункциональный фактор транскрипции с доменами как активации, так и репрессии транскрипции. Он напрямую активирует экспрессию FaCCGs (генов катаболизма хлорофилла), одновременно подавляя экспрессию каталазы 2 (FaCAT2). Это координирует деградацию хлорофилла и накопление активных форм кислорода при старении листьев, вызванном жарой.
* FaNAC058 — ещё один положительный регулятор старения листьев, вызванного жарой. Он физически взаимодействует с FaNAC047, усиливая его регуляторные эффекты на FaCCGs и FaCAT2.
* Исследование показывает, что FaNAC047 может активировать транскрипцию FaNAC058, образуя таким образом регуляторный модуль, который усиливает контроль над экспрессией FaCCGs и FaCAT2.
Эти результаты открывают молекулярный механизм, с помощью которого модуль FaNAC047-FaNAC058 ускоряет старение листьев, вызванное жарой, у овсяницы тростниковой путём координированной регуляции катаболизма хлорофилла и гомеостаза активных форм кислорода.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Integrative Plant Biology.
Эти данные дают ценные подсказки для генетической модификации овсяницы тростниковой в ответ на старение листьев, вызванное жарой, и способствуют выведению жароустойчивых растений.