Внезапные похолодания могут угрожать выживанию растений, особенно на ранних этапах роста. Но как растения так быстро обнаруживают низкие температуры, чтобы инициировать жизненно важные изменения? Исследователи из Национального университета Чоннам выявили скрытый молекулярный «выключатель», который быстро перепрограммирует развитие корней, позволяя растениям противостоять неблагоприятным холодным условиям.
Статья была опубликована в Journal of Integrative Plant Biology. Исследование проводилось под руководством профессора Джонгмука Кима из Департамента биоэнергетики и технологий Национального университета Чоннам совместно с исследователями Уйен Тху Нгуен, На Ён Кан и доктором Донг Ук Ли, также из НУ Чоннам.
Команда обнаружила, что холодовой стресс запускает быструю деградацию белков ауксина/индолил-3-уксусной кислоты (Aux/IAA), которые обычно подавляют активацию генов, связанных с ростом. Как только эти репрессоры разрушаются, высвобождаются ключевые регуляторы ARF7 и ARF19, которые активируют цитокинин-ответный фактор 3 (CRF3) — главный регулятор, меняющий архитектуру корней для адаптации к холодным условиям.
«Холодовой стресс не просто замедляет рост растений — он активно перестраивает гормональную сигнализацию для адаптации развития корней», — говорит профессор Ким.
Исследование также показывает, что холодные условия активируют сигнализацию цитокининов для индукции CRF2, который работает вместе с CRF3. Эти два гена действуют как интеграторы, объединяя сигналы окружающей среды с внутренними гормональными сигналами для точной настройки инициации боковых корней в условиях стресса. Это также позволило установить, что пути ауксина и цитокининов сходятся в CRFs, формируя единый модуль ответа на холод.
«Растения выживают, потому что они интегрируют внешний стресс с внутренними программами развития», — добавил профессор Ким. «Мы выявили один из ключевых переключателей, обеспечивающих эту интеграцию».
Результаты подчёркивают возможности защиты сельскохозяйственных культур от растущей климатической нестабильности. Учёные могут разработать культуры, которые поддерживают стабильный рост корней в холодных почвах, путём усиления сигнализации CRF2/CRF3 или стабилизации активности ARF через целенаправленную деградацию Aux/IAA.
Такие сорта улучшат укоренение растений в начале сезона, повысят эффективность поглощения питательных веществ и поддержат устойчивое сельское хозяйство с сокращением использования удобрений. Исследование также подчёркивает потенциал разработки синтетических молекул или биостимуляторов, которые могли бы защитить саженцы во время неожиданных периодов экстремального холода.
В следующем десятилетии этот молекулярный путь может помочь в культивировании сельскохозяйственных культур в более суровых климатических условиях и послужить основой для точного селекционирования и инженерии устойчивых к климату культур на основе CRISPR.
Предоставлено Национальным университетом Чоннам.
Другие новости по теме
- Зелёные инициативы могут увеличить сельскохозяйственные выбросы, но всё равно принести пользу климату
- Впервые задокументированы отпечатки ног доисторического слона в ископаемых дюнах Мурсии
- Калифорния сокращает усилия по поиску молодых волков, родители которых были усыплены
- Исследование ставит под сомнение традиционные подходы в эволюционных исследованиях
- Q&A: Климатические сдвиги способствовали эволюции плотоядных животных
- Секрет климатической устойчивости растений — в командной работе генов
- Учёные выяснили, как микробные консорциумы разрушают лигнин
- Исследование рассматривает роль нейтрофилов в атопическом дерматите у собак
- Учёные обнаружили грибок, убивающий токсичные водоросли, угрожающие здоровью человека
- Генетический трюк даёт древесным крысам эволюционное преимущество перед ядом гремучих змей.
Другие новости на сайте
- Цифровые инновации и культурное наследие в сельских городах
- Согласно новому исследованию, туризм незаметно меняет жизнь женщин в странах с жёстким религиозным правлением.
- Боулдеринг как источник микропластика? Первые доказательства из исследований растительности
- Как убедиться, что вода безопасна для питья: четыре практических совета
- Некоторые слова влияют на нас больше, чем другие. Всё дело в том, как они звучат
- Общий язык для экологических маркировок продуктов питания в Европе, основанных на оценке жизненного цикла
- Зелёные инициативы могут увеличить сельскохозяйственные выбросы, но всё равно принести пользу климату
- Моделирование климата для сообществ вместе с сообществами
- Истории из традиционных знаний в сочетании с археологическими исследованиями прослеживают 2 300 км Сонглайнов
- Первая встреченная нами инопланетная цивилизация будет чрезвычайно шумной