Растения используют сахар, производимый в процессе фотосинтеза, в качестве ключевого сигнала для обнаружения и реагирования на тепло в течение дня. Это открытие, сделанное в рамках недавнего исследования, может привести к созданию более устойчивых сельскохозяйственных культур.
Недавнее исследование под руководством профессора Мэн Чэнь из Калифорнийского университета в Риверсайде выявило новый механизм восприятия тепла растениями в дневное время. Это открытие бросает вызов предыдущим представлениям, которые в основном фокусировались на ночных сенсорах. Исследование подчеркивает решающую роль сахара в этом процессе, предлагая более полную картину того, как растения адаптируются к окружающей среде.
Традиционно ученые полагали, что такие белки, как фитохром B и раннецветущий 3 (ELF3), являются основными датчиками тепла, активными преимущественно ночью. Однако эти модели не объясняли, как растения реагируют на тепло днем, когда одновременно высоки и свет, и температура. Чтобы изучить это, команда использовала Arabidopsis, небольшое цветущее растение, часто используемое в генетических исследованиях. Они подвергали растения воздействию различных температур и световых условий, наблюдая, как их стебли, называемые гипокотилями, реагируют на тепло.
Результаты показали, что способность фитохрома B обнаруживать тепло снижается при ярком освещении. Несмотря на это, растения все равно реагировали на тепло, что свидетельствовало о наличии других сенсоров. Дальнейшие тесты показали, что растения могли реагировать на тепло в светлое время суток, но не в темноте, когда фитохром B не работал. Добавление сахара в питательную среду восстанавливало эту реакцию, указывая на то, что сахар действует как сигнал для более высоких температур.
Исследование также показало, что более высокие температуры вызывают расщепление крахмала в листьях, высвобождая сахарозу. Этот сахар стабилизирует белок PIF4, который контролирует рост. Без сахарозы PIF4 быстро деградировал; с ней белок накапливался и становился активным, когда другой сенсор, ELF3, также реагировал на тепло. Этот двойной механизм, включающий сахар и белки, позволяет растениям регулировать свой рост в ответ на дневное тепло. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Communications в 2025 году, предлагает более тонкое понимание термочувствительности растений.
Понимание того, как растения ощущают тепло в течение дня, жизненно важно для создания сельскохозяйственных практик, обеспечивающих продовольственную безопасность в условиях меняющегося климата. Это исследование может помочь разработать культуры, более устойчивые к экстремальным температурам. Эти знания могут быть использованы для выведения растений, которые смогут лучше противостоять последствиям изменения климата, обеспечивая стабильное снабжение продовольствием. В контексте России и стран СНГ, где климатические изменения уже оказывают существенное влияние на сельское хозяйство, эти исследования приобретают особую актуальность.