Протеин, наречен фитохром В, който може да усеща светлина и температура, задейства растежа и контролира времето на цъфтеж

Алма Давидова

Учените откриха как се случва всичко това и дали ще бъде възможно да се прилагат тези данни за създаване на устойчиви на климата растения.

В статия, публикувана в Nature Communications, група биолози, ръководена от Мейн Чен, професор по ботаника и растителна наука в Калифорнийския университет, описва, че молекулата на фитохром В има неочаквана динамика, активирана от температурата и се държи различно, в зависимост от температурата и вида осветление.

Промените на климата затоплят света и затова

моделите на растеж на културите и времето на цъфтеж се променят

По-доброто разбиране на това как фитохромите регулират сезонните ритми на растежа на растенията, ще позволят на учените да разработят култури с оптимален растеж в новия климат на Земята.

Фитохромите превключват между активни и неактивни форми като бинарен превключвател, контролиран от светлината и температурата.

Под пряката слънчева светлина - например в открити полета, фитохромите се включват, поглъщайки далечната червена светлина. Това предотвратява удължаването на стъблото, което ограничава растежа на високите растения на пряка слънчева светлина.

Фитохромите са по-малко активни на сянка. Тази "изключена" форма стимулира растежа на стъблата и затова растенията се изтеглят на сянка, за да се конкурират със съседните за повече слънчева светлина.

Вътре в клетката светлината кара “включените” фитохроми да се обединят в единици, наречени фототела, разположени вътре в клетъчното ядро.

Когато фитохром В е изключен, той се намира извън клетъчното ядро. Придвижва се вътре в ядрото, когато е включен и променя експресивността на гените и моделите на растеж.

Учените изследват поведението на клетки, изложени на различни температурни и светлинни условия в листата и стъблата на Arabidopsis thaliana - растение, използвано като стандартен модел в науката за ботаниката.

Целта е да се контролира как се променят фототелата в отговор на температурата.

Установили са, че фитохромите образуват фото антитела само във "включено" състояние.

Чен и съавторите Джоузеф Хам, Кеонгва Ким и Йонджианг Циу, очакваха, че повишаването на температурата ще има подобен ефект и на сянка, тоест ще изключи фитохромите. Те смятаха, че фототелата ще изчезнат на сянка.

Резултатите са напълно неочаквани

Екипът установи, че повишаването на температурата не води до изчезването на всички фототела едновременно. Вместо това специфични фототтела изчезват в определени температурни диапазони.

Повишаването на температурата постепенно намалява броя на фототелата, тъй като те изчезват избирателно.

Установихме, че подгрупата от термостабилните фототела може да се запазва дори при високи температури, казва Чен. - Останалите фототела изчезват на всеки етап от по-ниската температура. Преди си мислехме, че всички са еднакви, но сега знаем, че са различни. Това предполага, че отделните фототела могат да бъдат сензори за определени температурни диапазони.

Проучването показва също, че фитохром В реагира на температурата в две различни точки в молекулата. Първата усеща температурата, а втората - не.

Тоест светлината и температурата се възприемат от една и съща част на молекулата, но водят до различно поведение.

Фототелата са големи, динамични протеинови комплекси. Нашите резултати показват, че всеки от тях може да има различен състав, казва Чен. - Смятаме, че уникалният състав на отделните фототела ги кара да реагират различно на температурата.

По-нататъшните проучвания за разбиране на уникалните свойства на всяко фототяло, вероятно ще разкрият основните механизми на температурно регулиране на чувствителната към температурата генна експресия в растенията.

Източник: phys.org