Растения тоже бывают "совами" и "жаворонками"

Растения бывают "жаворонками" и "совами". При этом первые превращаются во вторых благодаря одной крошечной мутации. А значит, можно создать генетически модифицированные культуры, которые лучше всего приспособлены к световому режиму конкретного региона.

Подробности изложены в научной статье, опубликованной в журнале Plant, Cell & Environment.

Суточные (циркадные) ритмы есть не только у человека и других животных. Биологическими часами обладают и растения. Каждый мог видеть, что некоторые цветы (например, одуванчики) раскрывают свои бутоны по утрам и закрываются к вечеру. А некоторые их собратья (например, левкои) поступают ровно наоборот, раскрываясь на ночь.

Такой суточный ритм важен для растения. Он помогает ему, например, привлечь внимание дневных насекомых-опылителей, но не стать добычей ночных животных, которые могут съесть благоухающий цветок со сладким нектаром внутри.

Однако продолжительность светового дня зависит от географической широты и от времени года. Поэтому растения должны подстраивать свои биологические часы под цикл освещённости.

"На общее состояние здоровья растения сильно влияет то, насколько точно его циркадные ритмы синхронизированы с продолжительностью каждого дня и сменой времён года. Точные биологические часы могут дать ему преимущество перед конкурентами, "хищниками" и патогенами", – объясняет первый автор статьи Ханна Рис (Hannah Rees) из Орлхэмского института в Великобритании.

Свои исследования биологических часов специалисты проводили на резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana). Это модельное растение ботаники часто используют в своих экспериментах. Учёные любят его за короткий геном и скоротечный цикл развития. И именно резуховидка Таля в своё время стала первым растением, геном которого был расшифрован.

Авторы изучили 191 экземпляр A. thaliana, собранный в разных регионах Швеции. Отметим, что в этой северной стране продолжительность светового дня очень сильно зависит от времени года, и растениям не так просто приспособиться к этому.

Биологи выявили среди изучаемых растений "жаворонков" и "сов". Первые спешили раскрыть бутоны с утра пораньше и закрывались ранним вечером. Вторые поздно "просыпались" и поздно "засыпали". В общем, всё как у людей.

Оказалось, что разница между "совами" и "жаворонками" определялась всего двумя нуклеотидами гена COR28. Этот ген и раньше был известен как важный регулятор циркадных ритмов растений. Но впервые биологи нашли конкретное изменение в ДНК, которое переключает организм с одного режима "сна" на другой.

"Удивительно, что изменение всего лишь одной пары оснований в [нуклеотидной] последовательности одного гена может повлиять на то, как быстро тикают часы", – отмечает Рис.

Теперь авторы собираются проверить свои результаты на важных сельскохозяйственных культурах. Это и капуста, входящая в то же семейство, что и A. thaliana и пшеница, не приходящаяся резуховидке Таля сколько-нибудь близким родственником. Если выяснится, что обнаруженные различия актуальны и для этих растений, это откроет широкие перспективы перед генными инженерами. Они смогут создавать растения специально для выращивания в разных районах земного шара или в искусственных средах с постоянным освещением.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о том, в чём состоит отличие "сов" от "жаворонков" у людей. Писали мы и о том, что переквалифицироваться из "совы" в "жаворонка" можно всего за три недели.