Новое понимание механизма старения растений может помочь ученым лучше понять урожайность, распределение питательных веществ и даже время и продолжительность осенней окраски листьев.
В новой статье, опубликованной в журнале eLife, Сюэхуа Чжун из Университета Висконсин-Мэдисон и ее коллеги описывают, как эпигенетический белковый комплекс действует как связующее звено между окружающей средой и геномом, способствуя началу старения растений..
Этот комплекс представляет собой специфическую деацетилазу гистонов (HDAC), называемую HDA9, и он помогает преобразовывать сигналы окружающей среды, такие как темнота, в эпигенетические изменения. Эпигенетика относится к изменениям, влияющим на экспрессию генов, закодированных в ДНК живых организмов, а не к изменениям в самой ДНК.
Например, осенние цвета меняются, когда более короткий световой день влияет на экспрессию генов, ответственных за определенные пигменты листьев. «Эпигенетика - один из важных игроков во взаимодействии между окружающей средой и нашим телом», - говорит Чжун, доцент генетики и преподаватель Висконсинского института открытий. Ее исследования сосредоточены на том, как экспрессия генов при росте и развитии регулируется эпигенетической модификацией, и как на эту регуляцию могут влиять стимулы окружающей среды.
Старение или старение - сложный процесс, жизненно важный для жизненного цикла растения. Эффективность этого процесса имеет решающее значение для биологического успеха: преждевременное старение может привести к снижению урожайности, серьезной проблеме с производством потомства и выращиванием сельскохозяйственных культур. Запоздалое старение, с другой стороны, снижает эффективность растения, задерживая перераспределение питательных веществ, и может повлиять на жизнеспособность следующего поколения.
Исследуя геном обычной экспериментальной модели растения Arabidopsis thaliana (широко известного как кресс-салат) в поисках мест, где связывается HDA9, группа Чжун обнаружила доказательства того, что он играет ключевую роль в процессе старения. Он воздействует на ранее идентифицированные гены, кодирующие различные компоненты старения.
«Мы обнаружили, что этот белок связывается со многими генами, которые имеют потенциальные функции в процессе старения. Это дает некоторую другую информацию, которая привела нас к изучению потенциальных функций в [процессе]», - говорит Сянсон Чен. исследователь с докторской степенью, работающий с Чжуном и первым автором статьи.
Команда говорит, что новый профиль HDAC запускает процесс старения, который отвечает за разноцветные листья осенью. Этот процесс также имеет ключевое коммерческое значение, говорит Чжун, и понимание механизма инициации старения является значительным шагом вперед в исследованиях эпигенетики.
«Мы считаем, что эта информация послужит основой для разработки новой стратегии управления процессами старения растений для повышения урожайности, что может оказаться очень полезным для улучшения сельского хозяйства», - говорит Чжун.