Генетики змусили рослини вегетувати цілодобово
Науковці досить давно намагаються знайти ділянки ДНК, що зв'язують біоритми і гени росту в геномах представників флори, так як таке відкриття дозволить створити «вічноростущі» сорти сільськогосподарських культур і вирішити проблему голоду, повідомляє ria.ru.
«Ми виявили, що білки PRR відповідають не тільки за роботу внутрішнього «годинника» рослин, але і за придушення генів, пов'язаних з їх зростанням. Тепер ми знаємо, як біоритми впливають на ріст рослин, що вкрай важливо з агрономічної точки зору», — розповідає Гіомар Мартін з центру агрокультурної геноміки у Барселоні.
Мартін і його колеги зробили перший крок до вирішення цього завдання, створивши перший «сорт» арабідопсиса (Різушка Таля), з подібними модифікаціями ДНК.
Арабідопсис, як і багато інших рослин, збільшується в довжину переважно в досвітні години, коли рівень вологи в ґрунті і в повітрі оптимальний для росту, і майже не змінюється упродовж дня і в першу половину ночі. Процесом його зростання керує ген і білок PIF, чиї молекули розпадаються під дією світла і накопичуються в клітинах рослин під час ночі. Вчені вже кілька років намагаються дізнатися, чому білок PIF змушує стебло арабідопсиса рости тільки в досвітні години, незважаючи на те, що його концентрація стає високою відразу після заходу Сонця.
Два роки тому, як зазначає Мартін, його колеги розкрили незвичайну зв'язок між концентрацією PIF і іншим білком, молекулою PRR1. Коли частка PRR1 в клітинах рослин була максимально високою, «сигнал росту» був майже повністю відсутній, і навпаки — коли в клітинах присутні молекули PIF, активність «біологічного годинника» рослини була максимально знижена.
Використовуючи напрацювання колег, Мартін і його команда спробували з'ясувати, якими ланцюжками генів управляють і PIF, і PRR1, і спробували знайти їх, спостерігаючи за змінами в рівні активності різних генів в різний час доби. Як виявилося, за ріст стебла відповідає ген, CDF5, роботу якого стимулює PIF і пригнічує PRR1 і ряд інших білків та генів, пов'язаних з функціонуванням біоритмів рослин. Коли вчені змінили структуру CDF5, арабідопсис почав рости протягом усієї доби, завдяки чому довжина стебла рослини була приблизно в 1,5-2 рази більше, ніж у його диких родичів.
Генетики припускають, що таким самим чином можна вплинути і на роботу інших генів, які відповідають за ріст стебла, коренів, плодів та квітів. Їх модифікація дозволить підвищити врожайність сільськогосподарських культур і зробить флору більш привабливим джерелом біомаси.