Когда на улице становится жарко, люди и животные могут позволить себе роскошь искать убежища в тени или прохладных кондиционированных зданиях. Но растения застряли.
Хотя растения не защищены от изменения климата, растения реагируют на рост ртути по-разному. Температура влияет на распределение растений по всей планете. Это также влияет на время цветения, урожайность и даже устойчивость к болезням.
«Важно понимать, как растения реагируют на температуру, чтобы прогнозировать не только доступность пищи в будущем, но и разрабатывать новые технологии, помогающие растениям справляться с повышением температуры», — сказал Мэн Чен, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии в Университете Калифорния, Риверсайд.
Ученые заинтересованы в том, чтобы выяснить, как растения испытывают температуру в течение дня, но до недавнего времени этот механизм оставался неуловимым. Чен возглавляет команду по изучению роли фитохрома В, молекулярного сигнального пути, который может играть ключевую роль в реакции растений на температуру.
В статье, опубликованной в Nature Communications , Чен и его коллеги из UCR описывают генетические триггеры, которые подготавливают растения к росту при различных температурных условиях с использованием модельного растения Arabidopsis.
Растения растут по циркадным часам, которые контролируются временами года. Все физиологические процессы растения разделены, чтобы происходить в определенное время суток.
Согласно Чену, давняя теория гласила, что арабидопсис ощущает повышение температуры в течение вечера. В естественной ситуации арабидопсис, зимнее растение, вероятно, никогда не увидит более высокую температуру ночью.
«Это всегда было для нас загадкой», — сказал Чен, старший автор статьи. «Наше понимание пути передачи сигналов фитохромов заключается в том, что он также должен ощущать температуру в дневное время, когда растение фактически столкнется с более высокой температурой».
На самом деле, арабидопсис растет в разное время суток, так как времена года меняются. Летом растение растет днем, а зимой — ночью. Предыдущие эксперименты, имитирующие зимние условия, показали резкий отклик на фитохром В, но эксперименты, имитирующие летние условия, были менее стойкими.
Чен и его команда решили исследовать роль фитохрома B при арабидопсисе при 21 градусе Цельсия и 27 градусах Цельсия при красном свете. Монохроматическая длина волны позволила команде изучить, как этот конкретный датчик установки функционирует без помех от других длин волн света.
«В этих условиях мы видим сильный ответ», — сказал Чен. «Работа показывает, что фитохром В является датчиком температуры летом в течение дня. Без этого фоторецептора реакция у растений значительно снижается».
Помимо определения функции фитохрома B, работа Чена также указывает на роль HEMERA, активатора транскрипции, который включает чувствительные к температуре гены, которые контролируют рост растений.
«Мы нашли главный контроль для измерения температуры у растений», — сказал Чен. «HEMERA сохраняется на всех растениях, от мха до цветущих растений».
По сути, Чен и его команда определили генетический механизм, используемый всеми растениями, когда они реагируют на дневные условия, а также способность ощущать температуру.
Чен признает, что не все растения могут реагировать так же, как Arabidopsis в этом исследовании. Прежде чем эти исследования могут быть применены, может быть необходимо понять, как этот путь передачи сигналов температуры ведет себя в различных системах завода. Чен считает, что этот путь, вероятно, одинаков для всех растений и может потребовать лишь незначительных изменений.
Исследовательская группа надеется расширить это исследование, добавив больше сложности к будущим экспериментальным проектам, таким как изучение реакции сигнального пути в условиях белого света или суточных условиях. Чен также хотел бы изучить, как другие системы растений используют HEMERA для измерения температуры.
«Чтобы справиться с быстрыми изменениями температуры, связанными с глобальным потеплением, нам, возможно, придется помочь природе вырастить урожай, чтобы приспособиться к новой среде», — сказал Чен. «Это потребует молекулярного понимания того, как растения чувствуют и реагируют на температуру».
Статья под названием «Дневная температура обнаруживается фитохромом B в арабидопсисе через активатор транскрипции HEMERA», была опубликована в январском выпуске Nature Communications .
Теги: растения
