Какой ген помогает растениям спасаться от наводнений

Какой ген помогает растениям спасаться от наводнений

Ученые из Франции открыли генетический механизм, который позволяет растениям регулировать их восприимчивость к воде и расти, согласно меняющимся водным условиям в почвах. Результаты работы опубликованы в журнале Cell, говорится в пресс-релизе. Эта работа выходит за рамки фундаментальных исследований и поможет агрономам оптимизировать реакцию культур на подтопления почв.

Известно, что корни растений способны чувствовать много отдельных характеристик почвы — количество воды, питательных веществ и доступность кислорода. Но ученые не понимают, как растения объединяют эти сигналы, чтобы соответственно на них реагировать. Ученым из Национального центра научных исследований Франции (CNRS) и Национального института агрономических исследований (INRA) удалось продвинуться в этом вопросе. Они описали, как корни воспринимают и отвечают на уровень почвенного кислорода и калия (минерала, важного для роста), и как это влияет на их способность впитывать воду.

Корни — очень важный орган растений, отвечающий за рост и выживание. Благодаря росту и ветвлению корней в почве, растения впитывают воду и питательные вещества. Подземная активность корней требует энергии и высокой скорости дыхания, которая зависит от доступности кислорода в почвенных порах. Если почва стала заболоченной, то может развиться дефицит кислорода, потому что он плохо проникает в воде, вызывая сильный стресс у корней и растения в целом. Это снижает проницаемость корней для воды у многих растений. Растения, оказавшись на подтопленных почвах, могут, как это ни парадоксально, страдать из-за нехватки воды, отчего у них вянут листья. Агрономы знакомы с этим явлением.

Используя разные виды моделей растения Arabidopsis thaliana (Резуховидка Таля), ученые нашли ген, который контролирует проницаемость корней для воды и откликается на уровень кислорода и калия в почве. Ген назвали HCR1. Он снижает впитываемость воды корнями при недостатке кислорода и обилии калия. Оказывается, такие процессы благоприятны для восстановления растения после того, как почвы подсохнут. Ген HCR1 запускает целую серию метаболических реакций, направленных на выживание и адаптацию. После того как почву вновь насыщают кислородом, растение опять впитывает влагу листьями и растет лучше, чем в тех же условиях, но при недостатке калия.

Эта работа имеет не только фундаментальное значение, но и прикладное. Селекционеры знают, что в природе растения, как правило, подвергаются нескольким видам стресса, поэтому им интересна способность растений сопротивляться множественным природным факторам.