18.09.2015

Как заставить растения обильно плодоносить даже в тени
Мощные ростки кукурузу на крошечных садовых участках? Розы, цветущие в декабре? Благодаря уже много лет разрабатываемой Ричардом Вирестра из Университета Висконсин-Мэдисон технологии всё это уже в ближайшее время может стать возможным. Вдобавок последние данные из лаборатории профессора генетики обещают ещё большее продвижение этой технологии.

Профессор Вирестра и его команда впервые выявили структуру растительного фитохрома, важнейшую молекулу, которая обнаруживает свет и сообщает растению, когда прорастать и расти, производить питательные вещества, цвести и даже стареть. Как и наши глаза, фитохром представляет собой датчик, который преобразует солнечный свет в химические сигналы, для выполнения указанных функций. Манипулируя им, группа учёных может изменять условия, при которых растения растут и развиваются.

Группа профессора Вирестра опубликовала свои исследования по структуре фитохрома в недавнем выпуске журнала Труды Национальной академии наук и представила полученные результаты на ежегодной встрече Американского общества биологов растений в Портленде, штат Орегон.

– Именно эта молекула сообщает растению, когда цвести, – объясняет профессор Вирестра. – Растения используют эту же молекулу, чтобы понять находится ли что-то над ними, создавая тень; также они используют фитохромы для цветового зрения – чтобы почувствовать расположены ли они над, рядом или под другими растениями.

Ранее профессор Вирестра выявил структуру аналогичного фитохрома в светочувствительных бактериях, что и направило его исследования, связанные с растениями. Он уже владеет несколькими патентами на технологии, полученные из этих структур, и ведет переговоры по их коммерциализации. Определение трехмерной структуры растительных фитохромов только ускорит улучшение данных технологий.

По словам профессора Вирестра, одно из самых значительных изменений в сельском хозяйстве – возможность выращивать растения, высаживая их более плотно – позволяет производителям посадить гораздо больше сельскохозяйственных культур на том же самом участке земли, что приводит к экономии пространства и других ресурсов.

В настоящее время существует предел того, насколько тесно растения могут расти по отношению к своим ближайшим соседям. При высокой плотности, листья одного растения создают тень для других растений, сигнализируя затененному растению, что оно не получает достаточно солнечного света. Такие растения отращивают стебли и черенки, а не плоды и семена, становясь длинными и вытянутыми, поскольку им приходится тянуться к небу.

Этот процесс начинается с фитохрома, который воспринимает длину волны света, падающего на растения. Находящиеся на солнце растения поглощают красный свет, а затененные растения получают только остатки. Тип света «видимый» фитохромом сообщает растению, стоит ли ему тянуться и расти выше, или же можно зацветать и плодоносить. На основании наличия света, фитохром переходит из неактивного состояния в активное и наоборот.

– Фотопереключение между активным и неактивным состояниями фитохромов, это, возможно, самое важное переключение на этой планете, поскольку именно оно отдаёт растениям команду на фотосинтез и, следовательно, производит пищу, которую мы едим, и кислород, которым мы дышим, –  отмечает профессор.

Профессор Вирестра и его команда обнаружили, что, внеся определённые изменения в этот датчик света, они могут обмануть его, чтобы он дольше оставался в активном состоянии.

– Подвергнув фитохромы мутации, мы создали растения, которые считают, что они находятся на самом солнце, даже когда это не так, – делится своими достижениями профессор.

Профессор надеется, что полученные его исследовательской группой выводы станут базой, которую смогут использовать и другие учёные – и это позволит коренным образом изменить сельское хозяйство.

Вдобавок к пользе для фермеров и садоводов, данное исследование также обладает потенциалом и для других ученых, поскольку эта технология может быть использована для создания новых флуоресцентных молекул, позволяющих обнаруживать незначительные изменения внутри клеток, и в области оптогенетики, которая использует свет в качестве инструмента для внесения биологических изменений.

Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

3 + 3 =