Особенность, которая, как считается, делает растения чувствительными к засухе, на самом деле может быть ключом к тому, чтобы они лучше справлялись с ней, согласно новым выводам, опубликованным в eLife.
Растения, устойчивые к гормону абсцизовой кислоте (АБК), до сих пор считались плохо справляющимися с засухой. Однако ученые из Института науки Карнеги обнаружили сорта, устойчивые к АБК, которые растут лучше, чем их нормальные соседи, при недостатке воды. Новое исследование предполагает, что заводчики должны исследовать их на предмет «зеленых» качеств..
«Когда селекционеры ищут растения, способные противостоять засухе, они не учитывают растения, устойчивые к ABA, но наши результаты показывают, что часть устойчивых к ABA растений может быть отличным источником засухоустойчивой зародышевой плазмы», - говорит профессор. Кэтрин Бартон из Института науки Карнеги в Калифорнии.
Засуха и ABA запускают несколько стратегий сохранения воды в растении: поры на листе закрываются, чтобы предотвратить испарение, замедляется рост, некоторые листья желтеют и опадают с растения. Новое исследование идентифицирует белок как агент, который замедляет рост и вызывает пожелтение листьев. Команда переименовала белок ABA INSENSITIVE GROWTH 1 (ABIG1), чтобы отразить его ранее неизвестную роль в предотвращении роста растений.
Растения с белком и без него выращивали и поливали в течение 34 дней, но начиная с 35-го дня полив прекращали на 17 дней. Неполивные растения без важнейшего белка ABIG1 сохраняют вдвое больше зеленых листьев, способны оставаться в вертикальном положении и сохраняют более здоровую корневую систему. Растения с белком ABIG1 желтеют, сбрасывают листья и опадают.
Бартон и его коллеги предполагают, что уменьшение количества ABIG1 в растении увеличивает порог, при котором растение инициирует решительные меры по экономии воды. Повышение этого порога может быть одним из способов выращивания растений, которые остаются зелеными и растут во время кратковременных эпизодов засухи.
Калифорния уже более пяти лет находится в одной из самых сильных засух за всю историю наблюдений, и недавние исследования показывают, что она продлится сотни лет. Глобальное потепление увеличивает частоту и интенсивность засух и в других местах. Ученые-растениеводы и селекционеры будут играть решающую роль в адаптации фермеров. Это необходимо для сохранения запасов продовольствия, топлива, одежды и лекарств.
Признаки «оставаться зеленым» уже были выведены в культурных растениях, таких как сорго и рис, для поддержания урожая в условиях засухи. Растения, которые сохраняют свои листья, могут продолжать снабжать питанием из окружающей среды те части растений, которые мы собираем, например, семена, которые мы используем в пищу. На данный момент неизвестно, какие молекулы лежат в основе этой «зеленой» зародышевой плазмы. Работа Бартона и его коллег предполагает, что ABIG1 может быть частью ответа.
«Способность изучаемых нами растений оставаться зелеными дольше и сохранять вертикальный побег, даже если мы лишаем их воды более двух недель, является захватывающим открытием, которое может привести к созданию более засухоустойчивых сортов сельскохозяйственных культур», - говорит Бартон.
Она и ее команда уже проводят эксперименты, чтобы увидеть, приведет ли уменьшение количества гомолога ABIG1 в кукурузе, третьей по важности зерновой культуре в мире, к образованию подобных «зеленых» растений.