Дирижируя урожаем: Гены утренние и вечерние
Циркадные ритмы меняют интенсивность биологических процессов примерно с суточной периодичностью. Наличие их установлено не только у человека и высших животных, но едва ли не у всех живых организмов на Земле, включая грибы и цианобактерии. И хотя они, безусловно, связаны со сменой дня и ночи, управляют этими ритмами факторы внутреннего происхождения.
Для растений важность работы этих «внутренних часов» очевидна. Циркадные ритмы помогают им, прежде всего, синхронизировать свою фотосинтетическую активность с естественным чередованием светлых и темных частей суток. Впрочем, существуют и более продолжительные ритмы, связанные с сезонными и годовыми колебаниями. Они позволяют растению адаптироваться и подготовиться к смене времен года, цвести и плодоносить в определенные периоды, оптимальные, скажем, для привлечения опыляющих насекомых или падения семени в почву. И недавно исследователям из группы профессора Син Ван Дэня (Xing Wang Deng) удалось выявить ключевой механизм, отвечающий за точность работы «внутренних часов» высших растений.
Вообще, удивительная симфония работы циркадных часов давно привлекает ученых. Ранее было показано, как в суточном периоде у растения меняются активности «утренних» и «вечерних» генов: на рассвете белки, кодируемые первыми из них, подавляют активность вторых, однако постепенно количество «утренних» белков падает, и все сильнее проявляется активность «вечерних», так что к наступлению темноты вся картина кардинально меняется. Группе Ван Дэня удалось обнаружить специфический ген DET1, который играет критически важную роль в подавлении экспрессии «вечерних» генов.
Исследовав этот ген, авторы нашли и другие интересные проявления его активности. В частности, у растений, в которых DET1 проявляет себя не так сильно, «внутренние часы» идут заметно быстрее, и скорость биологических процессов заметно выше. Им требуется меньше времени на то, чтобы начать цветение
Теоретически, если мы достаточно хорошо изучим молекулярные и генетические основы работы циркадных ритмов растений, останется лишь взять его под контроль. Тогда мы сами сможем управлять ростом и плодоношением сельскохозяйственных культур, получая урожай в то время и в тех условиях, которые до сих пор не считались слишком урожайными. Ну а если вы до сих пор опасаетесь ГМ-продуктов, просто прочтите нашу популярную статью о них и мифе об их опасности: «Помидоры с зубами».
По пресс-релизу Yale University