Российские биологи выяснили, как сделать картошку урожайнее
Биологи из Российской академии наук выяснили, что урожайность картофеля можно заметно повысить, если заставить растение производить больше ауксина - фитогормона, заставляющего клетки клубней расти, говорится в статье, опубликованной в журнале Plant Cell Reports.
"Ранее наша исследовательская группа впервые в мире создала новую форму картофеля, который отличался дополнительным синтезом одного из классических фитогормонов - ауксина. Как и предполагалось, полученные трансформанты в модельных опытах проявили полезные свойства: скороспелость и повышенную продуктивность", - рассказывает Георгий Романов из Института физиологии растений РАН в Москве.
Жизнью растений, как и всех животных, управляют особые вещества-гормоны, чье попадание в различные клетки и ткани "подсказывает" им, когда нужно расти, когда нужно начать цвести, давать плоды и исполнять другие важные функции. Ученые давно пытаются найти такие гормоны и связанные с ними гены для того, чтобы научиться ускорять рост растений или приспосабливать их под климат пустыни или Арктики.
В прошлом году ученые из Института физиологии растений и их коллеги из Института биоорганической химии РАН создали первый сорт генно-модифицированной картошки, клетки клубня которой выделяли ауксин - гормон роста растений. Ген, отвечающий за сборку молекул этого гена, был выделен учеными из ДНК экзотических бактерий, вызывающих рак у растений при помощи этого вещества.
В своей новой работе Романов и его коллеги изучили то, как поменялась работа клеток этого сорта картофеля, и проверили, действительно повысилась ли урожайность картошки, и с чем было связано это повышение. Для этого ученые детально сравнили то, какие гормоны присутствуют в клетках обычной и трансгенной картошки, и проследили за тем, как их культуры реагируют на появление в пробирке больших количеств ауксина и его антипода - цитокинина, гормона деления клеток.
Как оказалось, различался не только уровень этих двух гормонов в клетках картошки, но и то, как они реагировали на появление их молекул. Реакция на другие гормоны у ГМО-картошки не поменялась, что подтвердило, что именно добавление гена ауксина повысило ее урожайность, а не какие-то случайные изменения в работе других фитогормонов и генов. Кроме того, Романов и его коллеги открыли и некоторые неожиданные вещи, связанные с тем, как ауксин и цитокинин влияют друг на друга.
"Мы выяснили, что цитокинины повышают чувствительность клеток к ауксину, а ауксины, как оказалось, наоборот, подавляют действие цитокининов. При этом сила и даже направленность ответных реакций растений на воздействие фитогормонов зависят от содержания сахарозы в среде. Эти находки позволили предложить новую схему взаимодействия гормонов при участии углеводов в процессах регуляции клубнеобразования картофеля", - продолжает Романов.
Как надеются Романов и его коллеги, этот сорт картошки и дальшнейшее изучение того, как ауксин и цитокинин управляют ростом клеток растений, поможет нам получить новые сорта картофеля и других сельскохозяйственных культур, растущих необычайно быстро или способных выдерживать самые тяжелые погодные условия.
