Растения тоже могут быть «жаворонками» или «совами»

Сделанное открытие поможет фермерам и селекционерам отбирать растения, чьи биологические часы лучше подходят для определенного места произрастания, что, в свою очередь, позволит увеличить урожайность и способность растений выдерживать изменения климата.

Биологические часы (они же – циркадные) – своеобразный молекулярный метроном, управляющий организмом днем и ночью. Именно он помогает нам определять наступление утра и время задергивания штор по вечерам, а у растений отвечает за самые разные процессы – от запуска фотосинтеза на рассвете до регулирования времени цветения. Эти ритмы варьируются в зависимости от географии, широты, климата и сезона, приспосабливая растение к лучшему функционированию в определенных условиях.

Исследователи из Института Эрлхэма и Института садоводства Джона Иннеса (Великобритания) решили выяснить, какие вариации циркадных ритмов существуют в природе, чтобы понять, как сделать некоторые важные сорта растений более устойчивыми к изменениям условий окружающей среды. В качестве образца для выявления генов, ответственных за биологические часы растений, был выбран арабидопсис (резуховидка), растущий в Швеции – стране с большими различиями в продолжительности светового дня в зависимости от сезона.

«Здоровье растения зависит от того, насколько тесно его циркадные часы синхронизированы с продолжительностью дня и сменой сезонов года, – комментирует доктор Ханна Рис, ведущий автор исследования. – Четко работающие часы дают растению преимущества перед соперниками и защиту от хищников и патогенных микроорганизмов».

Чтобы понять, как работают циркадные часы растений, исследователи собрали 191 арабидопсис разных видов со всей территории Швеции. Их задачей было найти самые крохотные различия в генах, которые могли бы объяснить разницу в функционировании биологических часов. Проведенный анализ показал, что изменение всего одной пары оснований ДНК в определенном гене – COR28 – чаще встречалось у растений, которые зацветали позднее. COR28 – известный регулятор времени цветения, морозоустойчивости и циркадных ритмов.

Также ученые прибегли к передовой технике визуализации с помощью замедленной флуоресценции, которая позволила увидеть, что растения бывают «жаворонками» и «совами» совсем как люди – между пиком функционирования первых и вторых может быть разница в 10 часов! Причем влияют на эту разницу как география произрастания растения, так и его генетическая родословная.