Молекулярные биологи модифицировали один из генов растений таким образом, что они начали воспринимать молекулы одного из противогрибковых средств в качестве сигнала наступления засухи, что позволяет в прямом смысле управлять их чувствительностью к отсутствию воды, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Слева - арабидопсис из контрольной группы, справа - устойчивый к засухе трансгенный вариантШон Катлер (Sean Cutler) из университета Калифорнии в Риверсайде (США) и его коллеги на протяжении многих лет работали над созданием синтетического аналога абсцизовой кислоты (ABA) — особого фитогормона, который управляет реакцией растения на засуху. Клетки флоры начинают выделять молекулы этого вещества при нехватке воды, что заставляет листья, стебель, соцветия и другие части растения закрывать поры, замедлять рост и тем самым уменьшать потери воды.

Как отмечают исследователи, абсцизовая кислота, несмотря на ее относительно простую структуру, оказалась крайне несговорчивым союзником для биохимиков. Ее относительно дорого синтезировать, она меняет свою структуру под действием лучей света и быстро распадается внутри самих растений. Все это не позволяет использовать данный фитогормон в условиях ферм и домашних хозяйств. Многочисленные попытки создать синтетический аналог ABA, которые ученые предпринимали в последнее десятилетие, закончились неудачно.

По этой причине группа Катлера решила пойти другим путем — они не стали пытаться подобрать замену абсцизовой кислоте, а просто «перепрограммировали» тот клеточный рецептор, который управляет реакцией на засуху. Они просто заменили ту его часть, которая непосредственно отвечала за распознавание молекул ABA, на синтетическую белковую цепочку, реагирующую на молекулы мандипропамида, популярного среди фермеров средства для борьбы с грибками.

Эту версию гена они вставили в клетки сразу двух растений — обычных садовых помидоров и арабидопсиса, растительного аналога лабораторных мышей. Такие генно-модифицированные растения спокойно переживали даже очень сильные засухи, если в их ограниченный водный рацион добавлялась доза фунгицида. С другой стороны, при достаточном количестве воды они росли не хуже, чем обычные растения, что выгодно отличает их от стойких к засухе сортов, обладающих низкой урожайностью.

«Нам успешно удалось перепрофилировать фунгицид и заставить его исполнять новую роль, создав новый химический рецептор, что ранее никому не удавалось сделать. Мы ожидаем, что стратегия «перепрограммирования» реакции растения на разные стимулы при помощи инструментов синтетической биологии поможет нам использовать другие агрохимикаты для управления прочими полезными чертами растений — к примеру, устойчивостью к болезням или скоростью роста», — заключает Катлер.

Источник: РИА Новости

Из-за недостатка влаги при засухе у растений происходит закупорка водопроводящих сосудов пузырьками воздуха. Оказалось, что хвойные страдают от этого зимой больше, чем летом, — те же самые пузырьки воздуха забивают их ксилему при чередовании оттепелей и заморозков.

Старая сосна с сухой вершиной и кран, с помощью которого обследовались верхушки деревьев (фото Oregon State University)Зимой деревья испытывают гораздо больший стресс от недостатка влаги, чем летом, как утверждают учёные из Университета Орегона (США). Экологи, изучив хвойные деревья на Тихоокеанском Северо-Западе, пришли к выводу, что зимняя смена морозов и оттепелей затрудняет движение воды по сосудам растений больше, чем обычная летняя сушь.

Транспорт воды от корней к листьям осуществляется по сосудам ксилемы и характеризуется так называемой гидравлической проводимостью, или влагопроводностью. Чем лучше влагопроводность, тем легче растению качать воду из земли. Но если в растительном водопроводе окажется пузырёк воздуха, это может создать серьёзные проблемы в водоснабжении: пузырёк сработает как пробка, не пускающая влагу в мелкие ветви и листья.

Причиной воздушной закупорки сосудов может послужить летняя засуха. К счастью, в это время года растению есть чем защититься: дерево может закрыть устьица, через которые происходит испарение воды, уменьшить уровень фотосинтеза и темпы роста, постараться запасти воду. Но та же ситуация может сложиться зимой, когда морозы и оттепели сменяют друг друга, и справиться с такими условиями растениям уже не в пример труднее. Парадокс, но растения могут страдать от недостатка воды, буквально стоя в ней: из-за резких изменений водного режима в сосудах могут в массовом порядке образоваться воздушные пробки. Как пишут исследователи в своей статье в American Journal of Botany, ксилемные сосуды мелких веток деревьев, оказавшихся в воде после начала весенней оттепели, проводили при этом меньше влаги, чем в сухой летний период. Зимняя потеря влагопроводности была у них больше, чем даже в 40-градусную жару летом.

Исследователи пока не знают, как деревьям удаётся вытеснить воздушные пробки из сосудов. Удаётся это, так или иначе, не всем — суховершинность у старых деревьев и отмирание верхних ветвей есть прямое следствие зимней воздушной эмболии, в результате которой до верхушки дерева вода просто не доходит. Если мы и вправду живём во время великого потепления, то циклы оттепелей и заморозков во время зимы будут учащаться. И это угрожает хвойным породам ещё большим стрессом, чем сейчас.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА