Группа учёных под руководством профессора Лю Сюнчэна из Южно-Китайского ботанического сада Китайской академии наук недавно опубликовала [исследование](https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(25)00279-2) в журнале Plant Communications. В статье проливается свет на механизмы, которые управляют светоиндуцированным прорастанием семян у растений.
Прорастание семян — первый шаг в жизненном цикле покрытосеменных растений
Прорастание семян является первым шагом в жизненном цикле покрытосеменных растений, и его точный контроль необходим для прорастания семян в оптимальных условиях окружающей среды. Среди внешних сигналов свет выделяется как ключевой регулятор, который обнаруживается специализированными фоторецепторами, включая фитохромы, криптохромы, фототропины и UVR8. Из них фитохром B (phyB) — рецептор красного и дальнего красного света — играет доминирующую роль в стимулировании светозависимого прорастания.
Молекулярные механизмы прорастания семян
Прорастание, опосредованное фитохромом, зависит от координации световых сигналов с сигнальными путями абсцизовой кислоты (ABA, гормон, ингибирующий прорастание) и гиббереллина (GA, гормон, способствующий прорастанию). Точные молекулярные механизмы, связывающие свет, phyB и метаболизм ABA, долгое время оставались неясными.
Чтобы восполнить этот пробел, команда учёных определила BP/KNAT1 как новый компонент светоиндуцированного пути прорастания. Эксперименты в условиях «phyB-on» показали, что семена Arabidopsis с мутациями в гене BP демонстрируют значительно более низкие темпы прорастания по сравнению с семенами дикого типа. И наоборот, семена, в которых была искусственно увеличена экспрессия BP, демонстрировали заметно более высокие темпы прорастания после световой обработки.
Дальнейшие [генетические анализы](https://phys.org/tags/genetic+analyses/) показали, что мутант phyB-9 с дефектом phyB проявлял сниженные темпы прорастания в условиях phyB-on, но переэкспрессия BP на фоне phyB-9 частично восстанавливала фенотип прорастания. Эти результаты указывают на то, что BP действует генетически ниже phyB, способствуя светозависимому прорастанию семян.
Для изучения взаимодействия phyB и BP на уровне белков исследователи использовали коиммунопреципитацию и другие методы. Они обнаружили, что BP и phyB физически взаимодействуют как in vitro, так и in vivo.
Команда также исследовала влияние phyB на уровни белка BP в наклюнувшихся семенах — критическом этапе для прорастания. Они создали трансгенные линии, экспрессирующие BP как в условиях дефицита phyB, так и в условиях его переэкспрессии. Иммуноблоттинг показал, что phyB повышает стабильность белка BP.
Дополнительные эксперименты, включая анализы деградации клеток и обработку MG132, позволили получить более чёткое представление: в условиях phyB-on phyB снижает убиквитинирование BP и тем самым предотвращает его расщепление 26S протеасомой, позволяя BP накапливаться.
Транскриптомный анализ показал, что BP подавляет гены, участвующие в биосинтезе и передаче сигналов ABA. Затем команда сосредоточилась на двух генах, участвующих в биосинтезе ABA: NCED6 и NCED9.
Анализ связывания подтвердил, что BP напрямую взаимодействует с генами NCED6 и NCED9 как in vitro, так и in vivo — взаимодействие, которое ослаблялось в отсутствие phyB. Хроматин-иммунопреципитационные (ChIP) анализы показали, что в мутантных семенах bp-9 уровни H3K27me3 — репрессивной модификации гистонов, которая подавляет [экспрессию генов](https://phys.org/tags/gene+expression/), — были значительно ниже в локусах NCED6 и NCED9. Это снижение уровня H3K27me3 коррелировало с заметным увеличением содержания ABA в мутантных семенах.
Это исследование раскрывает ключевой молекулярный механизм, лежащий в основе светоиндуцированного прорастания семян. Когда семена Arabidopsis подвергаются воздействию красного света, активированный phyB взаимодействует с BP, стабилизируя этот фактор транскрипции за счёт снижения его убиквитинирования. По мере накопления BP он связывается с NCED6 и NCED9, повышая уровни H3K27me3 для подавления этих генов биосинтеза ABA. В результате снижения содержания ABA стимулируется прорастание семян, отмечают исследователи.
Предоставлено [Chinese Academy of Sciences](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/)
Другие новости по теме
- Таинственное поведение богомолов-матадоров: стратегия защиты от хищников
- Технология РНК «взламывает» репликацию фагов, открывая новые горизонты в изучении молекулярных взаимодействий
- Эволюция и искусственный интеллект: новый подход
- Почему местное население должно участвовать в реинтродукции куниц-ласок на юго-западе Англии
- Исследование показывает, что фунгициды повышают выживаемость местных растений и продуктивность сообществ, но снижают разнообразие
- Исследование отслеживает тенденции в поведении собак
- Платформа на основе искусственного интеллекта для атомно-силовой микроскопии, разработанная для расшифровки механики иммунных клеток человека
- Слоновая кость и чёрное дерево: почему слоны и леса в бассейне Конго идут рука об руку на подъём и спад
- Вороны-падальщики могут научиться точно использовать инструменты.
- Стрекозы пережили астероиды — но пожары и изменение климата могут привести их к исчезновению
Другие новости на сайте
- Метаморфоз 2025: слияние Web3 и искусственного интеллекта в Нью-Дели
- Исследование: в некоторых чикагских клубах применяются расистские тактики для снижения числа чернокожих посетителей
- Конгресс США рассматривает возможность создания резерва биткоина
- 🔥 ИНТРИГУЮЩИЙ ЭКСКЛЮЗИВ ДЛЯ PS5 СО СКИДКОЙ 50% В PS STORE ПЕРЕД ВЫХОДОМ DLC 🚨
- Новый бесплатный инструмент для скрининга помогает воспитателям детских садов своевременно выявлять потребности учеников
- Главный инвестиционный директор Bitwise Мэтт Хоуган считает, что начинается «сезон Соланы»
- Новая модель объясняет разрыв в поведении при разделении отходов
- Виртуальная океанская платформа для защиты морей
- Электрические импульсы разрушают клеточные стенки устойчивых к лекарствам дрожжей, чтобы усилить действие противогрибковых препаратов.
- Меньшинства получают меньше экономических и социальных возможностей на работе, несмотря на аргументы в пользу «беспристрастности» по отношению к расе.