Исследователи сгенерировали растения с повышенной устойчивостью к засухе, сохранив их рост

Группа ученых под руководством сотрудника Центра исследований в области сельскохозяйственной геномики в Барселоне Аны Каньо-Дельгадо (Ana Caño-Delgado) вырастила растения с повышенной устойчивостью к засухе, изменив структуру растительных стероидных гормонов, известных как брассиностероиды. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, впервые продемонстрировало стратегию повышения устойчивости к нехватке воды, не влияя на общий рост растений.

Каньо-Дельгадо изучает, как брассиностероиды регулируют развитие и рост растения Arabidopsis thaliana, также известного как резуховидка Таля, уже более 15 лет. Обычно фитогормоны растения связываются с различными рецепторами клеточных мембран, провоцируя определенные сигналы в клетке, которые, в свою очередь, влияют на удлинение или деление клеток. С 2016 года лаборатория использовала эти знания для поиска решения, обеспечивающего устойчивость растений к засухе. Модифицировав систему сигналов брассиностероидов, исследователи уже достигли заметного роста устойчивости Arabidopsis thaliana к нехватке воды, однако растения значительно замедлялись в развитии и росте.

Сейчас ученые выяснили, что растения, которые выделяют брассиностероидный рецептор BRL3 в проводящей ткани, более устойчивы к нехватке воды, чем другие, и к тому же не имеют дефектов в развитии и росте. 

«Мы обнаружили, что, модифицируя сигналы брассиностероидов только локально в проводящей сосудистой системе, можно получать растения, устойчивые к засухе, не влияя на их рост», — объясняет исследователь.

Проанализировав метаболиты в генетически модифицированных растениях, ученые выяснили, что Arabidopsis thaliana, выделяющие большое количество BRL3, продуцируют более осмозащитные метаболиты (те, что не участвуют в процессе обмена веществ) вроде сахара и пролина в корнях при нормальном орошении. В условиях засухи эти защитные метаболиты быстро накапливались в корнях, защищая их от высыхания. Следовательно, избыточная экспрессия BRL3 подготавливает растение к реакции на нехватку воды.

«В наши дни засуха — одна из самых важных проблем в сельском хозяйстве. До сих пор все усилия, направленные на производство растений, более устойчивых к засухе, были не очень успешными, поскольку в качестве компенсации за усиленную устойчивость к засухе всегда наблюдалось снижение в развитии и росте растений. Однако, похоже, мы наконец нашли стратегию, которая может изменить эту ситуацию», — заключает ученый.