Нові генетичні мішені можуть допомогти культурам відновлювати ріст після кліматичного стресу
Канадські дослідники описали гени, які допомагають рослинам призупиняти й відновлювати ріст після холоду, сольового та водного стресу. Ці знання можуть використовуватися для створення стійкіших культур.
Дослідники з Канади повідомили про результати роботи, яка пояснює, як рослини тимчасово зупиняють ріст під дією несприятливих умов, а потім відновлюють його після зняття стресу. У статті для The Conversation автори пишуть, що такі механізми можуть стати основою для виведення стійкіших культур, здатних швидше відновлюватися після холодів, посухи, засолення та інших кліматичних ударів.
У першій частині експериментів науковці вимірювали ріст коренів у різуховидки Таля, використовуючи холод, сольовий стрес і умови, що імітують посуху. Безперервне спостереження за довжиною коренів показало, що за холоду і сольового впливу рослина фактично ставить ріст на паузу, а після повернення до нормальних умов знову запускає його приблизно протягом 24 годин. За осмотичного або посушливого стресу відновлення теж відбувається, але повільніше, тому дослідники описали таку реакцію як не просто pause-and-play, а pause-and-push.
Щоб перевірити, чи працює цей механізм в інших видів, команда разом із Міністерством сільського господарства США повторила досліди на двох диких злаках, близьких до основних зернових культур: brachypodium distachyon та однорічному райграсі. Ці рослини показали подібну динаміку реакції на стрес і відновлення, що, за словами авторів, вказує на можливу спільність механізму для багатьох культурних видів.
Потім науковці перейшли до генетичного рівня й використали флуоресцентні маркери, щоб відстежувати активність генів, пов’язаних із поділом клітин. Після багатомісячного підрахунку тисяч клітин вони побачили, що за холоду, посухи та солі деякі гени проявляються в меншій кількості клітин, а після повернення до оптимальних умов їхня активність приблизно за добу нормалізується. Особливу увагу привернув ген Cyclin-dependent Kinase A;1, або CDKA;1, який регулює клітинний цикл. Додаткові досліди показали, що пригнічення цього гена заважає рослині відновлюватися після холодового та сольового стресу.
Автори вважають, що це відкриває кілька практичних напрямів. Селекціонери можуть шукати природні варіанти таких генів у популяціях культур і відбирати форми, що швидше відновлюються після стресу, а фахівці з генної інженерії можуть застосовувати інструменти на кшталт CRISPR для точнішого налаштування реакції. У статті наголошується, що йдеться не про можливість зупинити спеку, повені чи снігопади, а про шанс допомогти рослинам пережити їх і все ж завершити життєвий цикл та сформувати врожай у строк, що прямо пов’язано з майбутньою продовольчою безпекою.