Биологи нашли вещество, заставляющее растения не нуждаться в свете

Выращивая мутанты арабидопсиса в условиях высокого освещения, исследователи обнаружили мутацию гена UVR8 / © MSU Grotewold Lab Ученые из Мичиганского государственного университета (Michigan State University) обнаружили ранее неизвестный механизм, с помощью которого растения реагируют на свет. Результаты работы в опубликованы научном журнале Nature Communications.

Автор исследования, профессор Эрих Гротволд (Erich Grotewold) пояснил, что в будущем этот механизм может привести к появлению культур, которые обладают повышенной устойчивостью к световому стрессу, а также более эффективно используют энергию света, не полагаясь исключительно на изменения окружающей среды. Хотя свет необходим для растений, иногда он бывает слишком сильным и может повредить культуры. Для защиты от ультрафиолета растения производят множество природных молекул, которые называются флавоноидами и пигментами. Эти соединения дают растениям эволюционное преимущество в окружающей среде.  Изначально Гротволд и его команда изучали мутантные варианты арабидопсиса, которые не могли продуцировать важный флавоноидный фермент. Ученые заметили, что один из типов мутантов имел серьезные проблемы с ростом, когда на него воздействовал определенный вид света. При этом, дикие экземпляры и другие мутанты оставались здоровыми. Оказалось, что это происходит из-за соединения под названием нарингенин-халкон (NGC). Эта молекула обычно создается во время метаболического процесса, в результате которого появляются флавоноиды. У мутанта не было ключевого фермента на этом пути, из-за чего NGC начала накапливаться в клетках растения. Узнав, что именно приводит к дефектам роста, исследователи захотели понять причину.  Ученые создали тысячи разнообразных мутаций арабидопсиса, вырастили их в условиях стрессового освещения и среди них выбрали часть растений, которая росла без дефектов. Эти растения объединяло наличие мутации гена UVR8 — белка, который обычно воспринимает ультрафиолет. Исследователи из лаборатории Гротволда провели биохимические эксперименты и выяснили, что NGC взаимодействует с UVR8 и как бы «перепрограммирует» его на отправку сигналов роста, даже когда ультрафиолета недостаточно. Ранее о такой взаимосвязи ученые не знали. Один из авторов исследования Нань Цзян (Nan Jiang) отметил, что нарингенин-халкон — промежуточный метаболический продукт — может напрямую модулировать функцию светочувствительного белка UVR8.  В будущем эти открытия могут расширить возможности для светочувствительных модификации растений. Это позволит создавать растения, которые могут расти в условиях низкой освещенности или эффективно реагировать на вредные патогены.