Биофизики из Германии и Австралии выяснили, что растения используют сигнальную молекулу ГАМК, чтобы помнить о дневной «засухе» и регулировать свой водный баланс на основе этой информации, передает пресс-служба Вюрцбургского университета.
Во время засухи вырабатывается сигнальная молекула ГАМК, которая препятствует открытию пор листа (слева). Если фермент GAD2, который превращает глутамат в ГАМК, выключен генетически, поры остаются открытыми даже во время засухи — растения теряют больше воды (в центре). Если ген GAD2 повторно вводится в закрывающиеся клетки, дефект устраняется. Эксперимент показывает, что клетки сфинктера автономно воспринимают стресс и реагируют на него выработкой ГАМК.
© Rainer Hedrich / Universität Würzburg
ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) – это сигнальная молекула, которая встречается не только у растений, но также у людей и животных: у последних она является посредником нервной системы. У растений нет нервных клеток и мозга и все же – даже у них ГАМК также выполняет функцию, связанную с процессами, подобными памяти.
В новой работе ученые показали: растения используют сигнальную молекулу ГАМК, чтобы запомнить, насколько сухо им было днем. Чем было суше, тем больше ГАМК накапливается в тканях растения в течение дня. А на следующее утро количество этой кислоты определяет, насколько широко растение открывает поры листьев. Ширина раскрытия этих пор может ограничить потерю воды.
Авторы работы называют еще одну связь. Кратковременная память, которую плотоядная Венерина мухоловка использует для подсчета количества прикосновений жертвы к ней, зависит от уровня кальция в клетке. И именно уровень кальция регулирует ферментативный биосинтез ГАМК в растениях.
Эффект ГАМК исследователи продемонстрировали на различных культурах. Так, под влиянием ГАМК, ячмень, бобы и соя, например, закрывают поры своих листьев. Таким же образом реагируют и лабораторные растения, производящие больше ГАМК из-за мутаций. В экспериментах этим «мутантам» требуется меньше воды, и они дольше переживают засуху.
Ученым известны другие сигнальные вещества в растениях, которые вызывают закрытие пор листьев. Но ГАМК полагается на совершенно другой принцип действия. Механизм, который помогает растениям регулировать водный баланс, экономить воду, приобретает все большее значение во времена изменения климата. Вот уже несколько лет усиление жары и засухи сказываются на многих сельскохозяйственных культурах. Под угрозой находятся и водные ресурсы Земли, которые могут быть использованы для сельского хозяйства. Поэтому человечество, вероятно, будет все больше зависеть от новых сортов, которые по-прежнему дают хорошие урожаи при минимальном количестве воды.
Статья опубликована в журнале Nature Communications
Источник: scientificrussia.ru
Источник: sci-dig.ru
