Изменение климата и недавняя жара поставили сельскохозяйственные культуры под угрозу, а это означает, что понимание того, как растения реагируют на повышенные температуры, имеет решающее значение для защиты окружающей среды и запасов продовольствия.
Для многих растений даже небольшое повышение средней температуры может сильно повлиять на их рост и развитие. У часто изучаемого горчичного растения под названием Arabidopsis повышенные температуры заставляют растения отращивать более длинные стебли и более тонкие листья, чтобы справиться с тепловым стрессом.
Новая работа под руководством Чжийонга Вана из Карнеги раскрывает систему, с помощью которой растения по-разному регулируют свою реакцию на тепло в дневное и ночное время. Он опубликован Nature Communications.
Один белок, называемый Phytochrome Interacting Factor 4 (PIF4), имеет решающее значение для координации реакции растения на повышенную температуру, активируя гены, которые помогают растению справляться с тепловым стрессом. Но кажется, что он активен только в светлое время суток. Ван и его команда решили выяснить, что ограничивает активность PIF4 в дневное время.
Они обнаружили, что PIF4, в свою очередь, регулируется другим белком, называемым Timing of CAB Expression 1 (TOC1), который является частью белков биологических циркадных часов, которые накапливаются в конце дня. TOC1 связывается с PIF4 и подавляет его активность вечером и ночью. Исчезновение TOC1 на рассвете позволяет PIF4 реагировать на теплую температуру утром.
До сих пор было неизвестно, как циркадные часы помогают растению выживать в условиях теплового стресса.
«Поскольку самые высокие температуры обычно наблюдаются около полудня и продолжаются до полудня, выживание растений во время сильной жары в этот период находится под наибольшей угрозой», - пояснил Ван. «Связав реакцию на тепло с циркадными часами, растения максимизируют свои шансы на выживание во время волн жары».
Новая работа Чжийонга раскрывает потенциальную стратегию энергосбережения у растений, в которой гены реакции на тепловой стресс не включаются ночью, когда вероятность теплового стресса меньше. Использование механизма циркадных часов для этого довольно элегантно», - говорит Сью Ри, директор отдела биологии растений Карнеги.