Биологи из Университетов Бирмингема и Ноттингема обнаружили механизм, который позволяет цветущим растениям чувствовать и «запоминать» изменения в окружающей среде. Исследование, опубликованное в Nature Communications, раскрывает потенциальные новые возможности выведения новых сортов растений, включая злаки и овощи, которые могут адаптироваться к различным условиям окружающей среды.
Функция памяти растений позволяет им точно координировать свое развитие в ответ на стресс или смену времен года. К примеру, многие растения помнят продолжительный холод зимы, который гарантирует, что они смогут цвести только весной, когда вернутся более теплые температуры. Один из способов «запомнить» это — группа белков PRC2. На холоде эти белки образуют комплекс и переключают растение в режим цветения. Не совсем понятно, как PRC2 обнаруживают изменения в окружающей среде, дабы убедиться, что активация происходит только по необходимости.
Растения помнят холода
Новое исследование проливает свет на функцию «восприятия окружающей среды» белками PRC2.
Ученые обнаружили, что основной компонент комплекса — белок VRN2 — крайне нестабилен. При более высоких температурах и избытке кислорода белок VRN2 постоянно расщепляется. Когда условия окружающей среды становятся более сложными, например, когда растение затоплено и уровень кислорода низок, VRN2 становится стабильным и повышает выживаемость. Белок VRN2 также накапливается в холоде. Это позволяет комплексу PRC2 запускать цветение при повышении температуры. Ученые исследовали причины этого и обнаружили удивительное сходство между реакциями растений на холод и низкое содержание кислорода, возникающие во время наводнения.
«Растения обладают замечательной способностью ощущать и запоминать изменения в окружающей среде, что позволяет им контролировать свой жизненный цикл», объясняет ведущий автор, доктор Дэниел Гиббс, из Школы биологических наук в Университете Бирмингема. «VRN2 постоянно распадается, когда он не нужен, но накапливается при правильных условиях окружающей среды. Таким образом, VRN2 непосредственно распознает и реагирует на сигналы из окружающей среды, а RPC2 остается инактивными до необходимости».
«Возможно, этот механизм можно было бы задействовать для создания растений, которые лучше адаптированы под разные экологические сценарии, это важно в условиях изменения климата».
Что примечательно, у животных также есть комплекс PRC2, но нет стабильного белка VRN2. Эта система, похоже, развивалась именно в цветущих растениях. Возможно, она дает им больше гибкости и способности адаптироваться, потому что они закреплены в земле и не могут двигаться.
