Ученым удалось установить, как растения реагируют на стресс

Ученым удалось установить, как растения реагируют на стресс

Биологи из Института Солка (США, Калифорния) определили молекулярную функцию гена GUN1, ответственного за «сигналы тревоги» у растений. Оказалось, что он играет важную роль в образовании белков в поврежденных хлоропластах. Ученые могут повлиять на работу гена GUN1 и тем самым повысить устойчивость и урожайность растений, сообщается на сайте Института. Результаты исследования появились в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Как известно, такие клеточные структуры растений, как хлоропласты, преобразуют энергию солнечного света в химическую энергию (фотосинтез). Обычно ядро ​​клетки передает информацию хлоропластам для поддержания стабильного производства энергии. Однако в стрессовой среде, наоборот, зеленые пластиды посылают сигнал тревоги обратно в ядро ​​клетки, используя ретроградную передачу сигналов (создавая петлю обратной связи между хлоропластом и ядром). Этот сигнал SOS вызывает ответ, который помогает регулировать экспрессию генов в хлоропластах и ​​ядре, чтобы оптимизировать производство энергии.

Ранее лаборатория Джоаны Чори (Joanne Chory) – руководителя нынешнего исследования – в Институте Солка определила группу генов, включая GUN1, которые влияют на экспрессию других генов в клетке, когда растение испытывает стресс. GUN1 накапливается в стрессовых условиях, но точную молекулярную функцию этого гена до сих пор было трудно расшифровать.

Читайте также:  NASA заплатит больше $1 млн за идею лучшего дома для астронавтов

«Растения часто испытывают стрессовые ситуации из-за изменений окружающей среды, поэтому должен существовать канал связи между хлоропластом и ядром, который помогает растению понять, когда нужно сохранять энергию при травме», – говорит Сяобо Чжао (Xiaobo Zhao), один из авторов статьи. – GUN1 играет в этом большую роль».

Чтобы понять, как GUN1 регулирует взаимодействие хлоропластов с ядрами, ученые наблюдали растения с функциональным и нефункциональным GUN1 при фармакологических обработках, которые могли повредить хлоропласты. У растений без GUN1 изменилась экспрессия генов, как и редактирование РНК в хлоропластах. В результаты ученые выяснили, что GUN1 взаимодействует с белком MORF2 (существенным компонентом комплекса редактирования РНК растений), чтобы повлиять на эффективность редактирования РНК во время «общения» между хлоропластом и ядром в поврежденных хлоропластах.

Во время эксперимента биологи заметили, что большая активность MORF2 приводит к изменениям редактирования, а также к дефектам в хлоропластах и в развитии листьев даже при нормальных условиях роста. В периоды стресса и травм перепроизводство MORF2 также приводило к нарушению связи между хлоропластом и ядром.

Читайте также:  Темная материя возможно - неизвестная форма жизни во Вселенной

В дальнейшем исследователи планируют изучить механизм того, как изменения редактирования РНК в хлоропластах активируют сигналы, которые могут передаваться ядру, и как эти модификации изменяют способность растения реагировать на стресс.