Учёные хотят научиться управлять биоритмами агрокультур и создать «вечнорастущие» сорта.
Испанские биологи открыли цепочку генов, связывающую гены роста и
«биочасы» растений, и поменяли её работу в ДНК родича капусты таким
образом, что он начал расти на протяжении всего дня и ночи (статья в журнале Current Biology).
«Мы обнаружили, что белки PRR отвечают не только за работу внутренних
«часов» растений, но и за подавление генов, связанных с их ростом.
Теперь мы знаем, как биоритмы влияют на рост растений, что крайне важно с
агрономической точки зрения».
Гены, определяющие суточные ритмы человеческого организма, были
выявлены ещё в 90-х годах минувшего столетия. Аналогичные гены
присутствуют в геномах всех растений и животных. Эти участки ДНК
управляют множеством процессов: временем сна и бодрствования, раскрытия
цветков, поиска пищи и других периодических явлений в жизни живых
существ.
Учёные достаточно давно пытаются найти участки ДНК, связывающие
биоритмы и гены роста в геномах представителей флоры, так как их
открытие позволит создать «вечнорастущие» сорта сельскохозяйственных
культур и решить проблему голода.
Учёные сделали первый
шаг к решению этой задачи, создав первый «сорт» арабидопсиса
(Arabidopsis thaliana) - резуховидки Таля, дикого родича капусты, с подобными модификациями
ДНК.
Резуховидка Таля, как и многие другие растения, увеличивается в длину
преимущественно в предрассветные часы, когда уровень влаги в почве и в
воздухе оптимален для роста, и почти не меняется во время дня и в первую
половину ночи. Процессом её роста «дирижирует» ген и белок PIF, чьи
молекулы распадаются под действием света и накапливаются в клетках
растений во время ночи.
Учёные уже несколько лет гадают, почему PIF
заставляет стебель арабидопсиса расти только в предрассветные часы,
несмотря на то, что его концентрация становится высокой сразу после
захода Солнца.
Другие учёные уже раскрыли
необычную связь между концентрацией PIF и другим белком, молекулой PRR1,
одной из множества компонентов «биочасов» растений. Когда доля PRR1 в
клетках растений была максимально высокой, «сигнал роста» почти
полностью отсутствовал в них, и наоборот: когда в клетках присутствовали
молекулы PIF, активность «биочасов» была максимально снижена.
Используя наработки коллег, испанские учёные попытались выяснить,
какими цепочками генов управляют и PIF, и PRR1, и попытались найти их,
наблюдая за изменениями в уровне активности различных генов в различное
время суток. Как оказалось, за рост стебля арабидопсиса отвечает всего
один ген, CDF5, работу которого стимулирует PIF и подавляет PRR1 и ряд
других белков и генов, связанных с функционированием биоритмов растений.
Когда учёные поменяли структуру CDF5, арабидопсис начал расти на
протяжении всех суток, благодаря чему длина стебля такого ГМО-растения
была примерно в 1,5-2 раза больше, чем у его диких сородичей.
Генетики предполагают, что биочасы управляют аналогичным образом
работой других генов, отвечающих за рост стебля, корней, плодов и
цветов. Их модификация позволит повысить урожайность
сельскохозяйственных культур и сделать флору более привлекательным
источником биомассы для производства топлива и химикатов.
Комментариев нет:
Отправить комментарий