Миозин XI може да бъде използван за създаване на устойчиви на суша култури

Учените са открили, че протеин, за който някога се е смятало, че е просто клетъчен „куриер", всъщност помага на растенията да оцелеят при суша. Този моторен протеин, миозин XI, играе решаваща роля в затварянето на порите на листата, за да се запази водата. Когато го няма, растенията губят вода по-бързо, реагират зле на сушата и активират по-малко защитни системи. Откритието може да отвори вратата към по-издръжливи култури, които могат да устоят на затоплящия се и изсъхващ свят.

Със засилването на глобалното затопляне и климатичните промени сушата се превърна в сериозна заплаха за световното земеделие, като оказва влияние върху добивите и продоволствената сигурност. За да оцелеят при такива неблагоприятни събития, растенията са разработили няколко стратегии. Една от тези стратегии за противодействие на недостига на вода е „затварянето на устицата", при което устицата – малките пори по повърхността на листата, отговорни за газообмена, се затварят, за да ограничат загубата на вода. Този процес се регулира от растителния хормон абсцисинова киселина (ABA)*, който играе ключова роля във вътрешните механизми на растенията за реакция на стрес.

Макар ролята на ABA в реакцията на растенията към сушата да е добре установена, изследователите са открили изненадващ фактор, който допринася за този процес: миозин XI, моторен протеин, традиционно известен с транспортирането на клетъчни компоненти.

За да изследва това, екип от изследователи, ръководен от професор Мотоки Томинага от Университета Васеда в Япония, провежда проучване, за да определи дали миозин XI активно допринася за реакцията на растенията към сушата и да разкрие процесите, които участват в нея.

„Въпреки че предишни проучвания са предполагали потенциално участие на миозин XI в реакциите на стрес от суша, основните механизми остават неясни", споделя проф. Томинага. Резултатите от това проучване бяха публикувани в том 44 на Plant Cell Reports на 19 юни 2025 г. Съавтор на проучването е докторантът Хайян Лиу, също от Университета Васеда.

Изследователите са

използвали Arabidopsis thaliana

(талски кресон, кресонът с миши уши е малко растение от семейството на синапа, произхождащо от Евразия и Африка. Обикновено се среща покрай пътищата и се смята за плевел) като модел за изследване на ролята на миозин XI в реакцията на растенията към сушата. Те са използвали генетично модифицирани растения, на които липсват един, два (2ko) или и трите (3ko) основни гена на миозин XI. След това са ги сравнили с диви растения в няколко теста, включително тестове за оцеляване при суша, измерване на загубата на вода, анализ на отварянето на устицата и чувствителност към ABA. Също така те са измерили производството на реактивни кислородни видове (ROS), визуализирали микротубулите с флуоресцентни маркери и проследили експресията на гени, реагиращи на ABA, чрез qRT-PCR. Този всеобхватен подход им е позволил да оценят функционалния принос на миозин XI към толерантността към сушата и ABA сигнализацията в растенията.

Резултатите били поразителни

Растенията, които нямали миозин XI, особено мутантите 2ko и 3ko, показали по-висока степен на загуба на вода, нарушено затваряне на устицата и по-ниска оцеляемост при суша. Те също така били по-малко чувствителни към ABA, както се виждало от по-високите проценти на кълняемост и намаленото инхибиране на растежа на корените при хормонално лечение. На клетъчно ниво тези мутанти показали намалено производство на ROS, както и нарушено преобразуване на микротубулите, като и двете са от съществено значение за затварянето на устицата, предизвикано от ABA. Ключови гени, свързани със стреса, също показали намалена експресия, което доказва, че миозин XI играе регулаторна роля в ABA сигнализацията.

Тези открития сочат, че

миозин XI не е просто транспортен

протеин, а активно подпомага

защитата на растенията от суша,

като координира ROS сигнализацията, преобразуването на микротубулите и активирането на гени в охранителните клетки. Това позволява на растенията да затварят устицата, по-ефективно и да съхраняват вода.

„Беше установено, че при множество мутанти на растителния миозин XI скоростта на загуба на вода по време на суша е четири пъти по-висока, отколкото при дивия тип", отбелязва проф. Томинага. „Това откритие предлага нова перспектива за това как растенията се адаптират към промените в околната среда."

Проучването представя няколко важни пробива и проправя пътя за нови направления в изследванията. То разкрива досега неизвестна роля на миозин XI в реакцията на растенията към абиотичен стрес, като предлага по-дълбоко разбиране за това как вътреклетъчните транспортни системи подпомагат адаптирането към околната среда. Освен това, то идентифицира обещаваща молекулярна мишена за повишаване на устойчивостта на културите към суша.

„Очаква се това откритие да допринесе за напредъка на фундаменталните изследвания върху реакцията на растенията към стрес и за разработването на технологии, които подобряват ефективността на използването на вода в културите, отглеждани в райони, предразположени към суша", споделя проф. Томинага. „Нашата цел е да продължим изследванията си, за да може това знание да бъде приложено в селскостопански технологии, които подпомагат земеделието в условията на климатичните промени", добавя той.

Източник: Университет Васеда, sciencedaily.com

* Растителен хормон, който главно действа като инхибитор на растежа, стимулира латентността и помага на растението да толерира стресови състояния.