Молодые деревья зонтичной акации в Африке выживают во время сильной засухи, активируя свои естественные процессы на полную мощность, когда воды становится мало. Они отдают приоритет продолжению роста, а не сохранению воды, как показало новое исследование.
Исследование
Исследование представляет собой первый анализ генома африканских акаций и посвящено зонтичной акации — символу африканской саванны.
Учёные сравнили генетическую реакцию на засуху зонтичной акации (Vachellia tortilis) и одной из её родственниц — великолепной колючей акации (Vachellia robusta), которая чаще встречается во влажных регионах Восточной Африки.
Результаты показали, что, когда воды становится мало, зонтичная акация продолжает преобразовывать углекислый газ и воду из солнечного света в питательные вещества посредством фотосинтеза и использует всю доступную воду.
«Вы могли бы ожидать, что большинство растений, если они испытывают нехватку воды, будут замедляться, но на ранней стадии засухи зонтичные акации активизируются — они идут ва-банк», — сказал старший автор Джеймс Пиз, доцент кафедры эволюции, экологии и биологии организмов в Университете штата Огайо.
«Великолепная колючая акация, как правило, больше экономит воду — удерживает её, мало растёт. Зонтичная акация делает обратное — она пытается расти больше, проводить больше фотосинтеза и накапливать больше углерода», — добавил он.
Публикация исследования
Исследование было опубликовано недавно в The Plant Journal.
Зонтичные акации являются основным источником пищи для жирафов, служат источником для мировой деревообрабатывающей промышленности и производства пищевой добавки — гуммиарабика. Они относятся к семейству бобовых — всё это причины для понимания того, как генетика формирует их устойчивость к засухе на клеточном уровне, говорят исследователи.
«Они должны расти в этих гиперзасушливых условиях, которые действительно трудны для роста крупных древесных растений. Их едят жирафы, их сбивают слоны. Они должны конкурировать с травами. Травы могут загореться. Так что на них действует целый комплекс факторов», — сказал Пиз.
Методы исследования
Сеянцы зонтичной и великолепной колючей акаций выращивали в лаборатории и поливали в течение трёх месяцев, после чего разделили на две группы: с продолжением нормального полива или полным отключением воды — наступлением засухи.
Исследователи собирали листья еженедельно и отбирали образцы для геномного анализа, представляющие раннюю фазу засухи, середину периода снижения здоровья деревьев и сильную засуху.
Для сравнения реакции каждого вида на засуху команда секвенировала их транскриптомы — сбор данных РНК, представляющих инструкции ДНК, которые указывают на активность генов, и связанные с ними изменения белков по всему геному.
Исследователи считают, что зонтичные акации поддерживают свой режим интенсивного сбора питательных веществ и снижения надземной биомассы в течение многих лет, развивая при этом огромную корневую массу.
«Если выкопаете маленький саженец акации, у него будет корневая система, как у дерева. И как только он получит нужную комбинацию воды и питательных веществ, у него будет корневая система, способная поддержать полноценное дерево, и он перейдёт к этому», — сказал Пиз.
В отличие от зонтичной акации, великолепное колючее дерево ведёт себя более ожидаемо для дерева в условиях засухи: оно инвестирует в сохранение воды и поддержание клеточных функций, переживая засуху.
Анализ транскриптома показал, что деревья использовали схожие генетические системы для регулирования фотосинтеза и поддержания биологической стабильности во время засухи, но два вида активировали эти системы с разными наборами генов и в разные сроки, сказала первый автор Эллен Вайнхаймер, работавшая над исследованием в качестве аспирантки биологического факультета Университета Уэйк Форест, где Пиз был преподавателем до 2024 года.
Исследование проводилось при поддержке Университета штата Огайо.
Другие новости по теме
- Белок помогает сделать некоторые культуры более устойчивыми к смертельной болезни озеленения цитрусовых — и это безопасно.
- Геномный анализ экспрессии генов у сорго способствует улучшению биомассы стеблей
- Исследователи выделили местные бактерии, добившись высокой эффективности иммобилизации Cd–Pb на загрязнённых территориях
- Пангеном овса раскрывает секреты создания более качественных сортов
- Исследование в Йеллоустонской экосистеме показывает, как крупные млекопитающие реагируют на жару
- «Декоративные» элементы паутины могут помогать паукам определять местоположение пойманной добычи
- Пауки «украшают» свои паутины, чтобы помочь поймать добычу
- Обнаружен новый вид пауков-ловушек — как раз к Хэллоуину
- Выявлены ключевые факторы, влияющие на частоту столкновений красных коршунов с ветряными турбинами
- «Молекулярное кино», запечатлевшее сборку рибосом, показывает, как клетки создают фабрики жизни, производящие белки
Другие новости на сайте
- Ноябрьское наблюдение за звёздами: второе суперлуние, обильные метеоры и «голый» Сатурн
- Дополнительное количество железа помогает пшенице, испытывающей стресс, расти большой и крепкой
- Белок помогает сделать некоторые культуры более устойчивыми к смертельной болезни озеленения цитрусовых — и это безопасно.
- Учёные создали новый тип полупроводника, который обещает стать сверхпроводником.
- Подводная «человеческая среда обитания», разработанная для проживания и работы учёных под водой
- Поиск признаков излучения и поглощения гравитонов
- Как сельские сообщества могут способствовать защите природных ресурсов
- Как создать автономных агентов, соответствующих этическим нормам, с помощью ценностно-ориентированного рассуждения и самокорректирующего принятия решений на основе моделей с открытым исходным кодом
- Команда IBM AI выпускает серию моделей Granite 4.0 Nano: компактные модели с открытым исходным кодом для ИИ на периферийных устройствах
- Метод синтеза позволяет создавать углеродные нанопровода малого диаметра с высокой плотностью