Исследователи из Бирмингемского университета выяснили, как растения «подстраховываются», заставляя свои семена прорастать в разное время. Согласно исследованию, опубликованному сегодня (среда, 11 апреля), их работа определяет способы снижения изменчивости в сельском хозяйстве и обеспечения более стабильных результатов для фермеров и производства продуктов питания.
Выводы, опубликованные в Journal of the Royal Society Interface, указывают на происхождение «азартного» подхода к прорастанию Arabidopsis thaliana, более известного как кресс-салат.
Семена одного и того же растения прорастают в разное время, чтобы застраховаться от экологических проблем, с которыми растения сталкивались на протяжении всей истории. Эта изменчивость - плохая новость для сельского хозяйства, где фермеры хотят иметь одинаковые поля урожая.
Стохастичность, случайный характер биохимических процессов, является неизбежной чертой, лежащей в основе клеточной биологии, и некоторые организмы, включая растения, выработали способы использовать эту случайность. Выявив и проанализировав цепь в растительных клетках, которая «бросает кости» - производя определенную степень случайности в гормоне, контролирующем прорастание, - и обнаруживая способы уменьшить эту изменчивость, исследователи надеются заложить основу для работы, которая сможет убедить растения прорастать более равномерно.
Такое продвижение позволит фермерам увеличить свои потенциальные урожаи, предлагая возможное решение проблем агрономии и продовольственной безопасности.
Поскольку уровень гормонов невероятно сложно наблюдать в режиме реального времени в эмбрионах растений, команда обратилась к математическому моделированию, чтобы предсказать, как будут развиваться биологические процессы.
Д-р Иэн Джонстон из Школы биологических наук Бирмингемского университета сказал: «На самом деле именно этот интерфейс биологии и математики позволяет нам понять и предсказать процессы, порождающие изменчивость в растительных клетках».
Соавтор, профессор Джордж Бассель, также из Школы биологических наук Бирмингемского университета, добавил: «Наша идентификация этой цепи, порождающей изменчивость, дает возможность синхронизировать и улучшить будущее сельскохозяйственное производство».
Предыдущая работа профессора Бассела и доктора Джонстона выявила, как клетки растений используют гормоны для общения, оценки условий окружающей среды вокруг них и оптимизации времени, когда они начинают прорастать.