Рослини використовують цукор, що виробляється в процесі фотосинтезу, як ключовий сигнал для виявлення та реагування на тепло вдень, що може призвести до більш стійких культур.
Нещодавнє дослідження, проведене професором Менгом Ченом з Університету Каліфорнії в Ріверсайді, виявило новий механізм у рослин для виявлення тепла під час денного світла. Це відкриття ставить під сумнів попередні уявлення, які зосереджувалися переважно на нічних сенсорах. Дослідження підкреслює вирішальну роль цукру в цьому процесі, пропонуючи більш повну картину того, як рослини адаптуються до свого середовища.
Вчені традиційно вважали, що білки, такі як фітохром B та раннє цвітіння 3 (ELF3), є основними сенсорами тепла, які переважно активні вночі. Однак ці моделі не пояснювали, як рослини реагують на тепло вдень, коли і світло, і температура високі. Щоб дослідити це, команда використала Arabidopsis, маленьку квітучу рослину, яка часто використовується в генетичних дослідженнях. Вони піддавали рослини різним температурам і умовам освітлення, спостерігаючи, як їхні стебла, звані гіпокотилями, ростуть у відповідь на тепло.
Результати показали, що здатність фітохрому B виявляти тепло зменшувалася при яскравому світлі. Незважаючи на це, рослини все ще реагували на тепло, що свідчить про те, що інші сенсори були залучені. Подальші тести показали, що рослини можуть реагувати на тепло при світлі, але не в темряві, коли фітохром B не працював. Додавання цукру до середовища для росту відновило цю реакцію, що свідчить про те, що цукор діє як сигнал для підвищених температур.
Дослідження також виявило, що вищі температури викликають розпад крохмалю в листках, вивільняючи сахарозу. Цей цукор стабілізує білок, званий PIF4, який контролює ріст. Без сахарози PIF4 швидко розпадався; з нею білок накопичувався і ставав активним, коли інший сенсор, ELF3, також реагував на тепло. Цей подвійний механізм, що включає цукор і білки, дозволяє рослинам регулювати свій ріст у відповідь на денне тепло. Це відкриття, опубліковане в Nature Communications у 2025 році, пропонує більш детальне розуміння термосенсингу рослин.
Розуміння того, як рослини відчувають тепло вдень, є важливим для створення сільськогосподарських практик, які забезпечать продовольчу безпеку в умовах змінного клімату. Це дослідження може допомогти розробити культури, які є більш стійкими до екстремальних температур. Це знання можна використовувати для виведення рослин, які краще витримують наслідки зміни клімату, забезпечуючи стабільне постачання їжі.