12.05.2014

Секреты образования цветов
Цветы – это не только то, из чего можно составлять радующие глаз букеты, но и способ размножения растений. В случае сельскохозяйственных растений, сроки и регулирование образования цветов имеет экономическое значение, влияющее на появление урожая.

В новой статье исследователей из Университета Пенсильвании, опубликованной в журнале «Science», сообщается, что растительный гормон,  способствующий формированию цветка у однолетних растений, также играет роль и в замедлении формирования цветка. Двойную роль этого гормона, гиббереллина, можно использовать для производства высокодоходных сельскохозяйственных культур.

Ученые ботаники привыкли думать, что короткоживущие растения, однолетники или полугодовые, используют отличную от долгоживущих, многолетних растений стратегию для того, чтобы регулировать производство цветков.

По неофициальным данным гормон гиббереллин способствовал переключению короткоживущих растений на формирование цветка, наряду с другими сигналами, такими как температура, время года и длина светового дня, – объясняет руководитель исследования Дорис Вагнер. – Но в случае долгоживущих растений, таких как фруктовые деревья, распыление этого же гормона подавляло производство цветов. И поэтому для нас, это было серьёзной головоломкой: Почему один и тот же гормон вызывает одну реакцию у короткоживущих растений, и совершенно другую – у долгоживущих растений?

Для решения этого парадокса команда учёных Пенсильванского университета начала поиски новых генов, важных для процесса формирования цветка. В частности, они осуществили геномный поиск в растении арабидопсиса, с целью найти непосредственные цели белка LEAFY, который, как известно, способствует формированию цветка.

Как было выявлено, один из обнаруженных генов, получивший название ELA1, и производящий цитохромный фермент, играет роль в разрушении гиббереллина. Дальнейшие эксперименты показали, что в растениях, которые потеряли функцию ELA1, цветы образовывались гораздо позже, чем обычно.

Исследователи также обнаружили, что растения, у которых не хватало белка LEAFY, отличались высоким уровнем гиббереллина, а растения, у которых был искусственно повышен уровень LEAFY, продемонстрировали более низкие уровни гормона, были короче и отличались более высокими уровнями хлорофилла – характерной чертой дефицита гиббереллина.

Сначала мы растерялись, потому что гиббереллин должен был способствовать всей той активности, которая приводит к образованию цветка, – признался Вагнер. – Потом, когда мы обнаружили непосредственную цель белка LEAFY, который связан с катаболизмом гиббереллина, мы получили подсказку, что гиббереллин должен играть роль в ингибировании образования цветка.

Растения, генетически модифицированые так, чтобы не производить гиббереллин правильно, и растения, обработанные ингибитором гиббереллина, продемонстрировали признаки задержки первого перехода в соцветие, но показали ускорение признаков образования цветов. Опрыскивание растений гиббереллином имело прямо противоположный эффект.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что два этапа перехода, которые приводят растение к производству цветов, могут регулироваться отдельно, но оба – с участием гиббереллина. В то время как гиббереллин способствует осуществлению первого перехода, при котором растения перестают отращивать стебли и листья, и начинают производить соцветия, он ингибирует второй этап, на котором формируются цветы.

Как продемонстрировали учёные, этот механизм включает в себя рост, а затем падение уровня гиббереллина. Высокий уровень заставляет растение завершить вегетативную фазу развития. И именно в этот момент, деятельность белка LEAFY и ELA1 становятся причиной разрушения гиббереллина. После освобождения от ингибирующих эффектов гормона, активируется набор белков, который запускает образование цветка.

Фермеры уже используют гиббереллин-дефицитные сорта риса для получения более компактных растений, которые лучше держаться в земле при ветре и дожде. Новое понимание роли гиббереллина, полученное в ходе этого исследования, поможет создать еще ​​более продуктивные сорта растений.

Мы полагаем, что наше открытие может быть использовано для повышения урожайности, – отмечает Вагнер. – Семена являются продуктом цветка, так что если вы хотите получить больше семян, то вам понадобится и больше цветов. Возможность модулировать накопление или деградацию гиббереллина позволяют оптимизировать или улучшить количество и урожайность семян сельскохозяйственных растений.

Учёные планируют провести исследования с участием других растений, чтобы понять, работает ли гиббереллин таким же образом у разных видов и у многолетников, а также для дальнейшего изучения того, как различные уровни гормональных триггеров подавляют или поощряют производство цветков.

Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

3 + 1 =