13.10.2015

Ученые научат растения копить воду на случай засухи
Исследователи из Университета Дьюка выявили ген, который может помочь ученым создавать засухоустойчивые культуры. Ген, под названием OSCA1, кодирует белок в клеточной мембране растений, который определяет изменения в запасах воды и соответственно регулирует механизм сохранения растением воды.

– Больше всего это напоминает термостат, – признаётся адъюнкт-профессор биологии Чжэнь-Минг Пей.

Результаты исследования, опубликованные в журнале «Nature», позволят значительно упростить задачу обеспечения пищей растущее мировое население в условиях изменения климата. Засуха по-прежнему остаётся основной причиной потерь урожая во всем мире. Это бедствие на решающем этапе вегетации может сократить урожайность в два раза.

Ожидается, что перебои с водой станут более частыми и серьезными, если изменение климата повлияет на выпадение осадков, сделав их более ненадежными, и лишь усилит высыхание сельхозугодий в некоторых регионах. А учитывая прогнозируемое увеличение мирового населения на два-три миллиарда к 2050 году, исследователи во всем мире ищут способы, позволяющие производить больше продовольствия при меньших затратах воды.

Некоторые исследователи надеются, что генная инженерия – в ​​дополнение к улучшенным методам ведения сельского хозяйства и традиционной селекции растений – добавит в наш арсенал методы, которые помогут культурам выдерживать летний зной. Но создание противостоящих засухе растений оказалось непростой задачей, в значительной степени из-за того, что растения используют множество стратегий для борьбы с обезвоживанием, в каждую из которых вовлечены сотни генов.

Проблема усложняется ещё и тем, что засуха зачастую сопровождается сильной жарой и другими нагрузками, которые требуют от растений самых различных стратегий выживания.

Одним из способов, при помощи которого растения реагируют на потерю воды, является повышение уровня кальция в клетках. Всплеск уровня кальция действует как сигнал тревоги, который активирует механизмы преодоления, помогающие растению сбалансировать свои водные расходы. Но до сих пор молекулярный механизм, который растения используют для отправки этого сигнала – и контроля наличия воды в целом – оставался неизвестным.

Команда исследователей идентифицировала ген, кодирующий белок в клеточных мембранах листьев и корней растения, под названием OSCA1, который выступает в качестве канала, позволяющего кальцию заполнять клетки кальцием в период засухи.

Ген был обнаружен у арабидопсиса, небольшого растения, родственника капусты и рапса, который выступает в роли лабораторной крысы в биологических исследованиях.

Растения с дефектными версиями канала кальция не посылали сигнал тревоги в условиях водного стресса, в отличие от нормальных растений.

Когда исследователи вырастили нормальные растения и растения с неисправной версией гена в одном и том же горшке, и подвергли их воздействию засухи, изменённые растения продемонстрировали большую степень увядания.

Полученные результаты позволят разработать новые способы, которые помогут растениям процветать даже в условиях нехватки воды.

Следующим шагом команды учёных станет манипуляция активностью гена OSCA1 и смежных генов, с целью выяснения, как эти растения реагируют на засуху – подобная информация позволит выводить культуры, которые будут более быстро и эффективно отвечать на обезвоживание.

– Растения, которые быстро входят в режим борьбы с засухой, а затем также быстро переключаются обратно в нормальный режим роста, когда засуха отступает, смогут более эффективно распределять энергию на рост, – резюмировал  профессор Пей.

Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

4 + 1 =