Как растения мгновенно замедляют рост при сильном стрессе ^{CEFR B2}

Учёные описали механизм, который позволяет растениям немедленно замедлить рост при внезапном сильном стрессе и тем самым защитить листья. Оказалось, что быстрая реакция опирается на внутриклеточный биохимический путь, ответственный за синтез молекул, необходимых для роста и развития. Один из ферментов этого пути является критически важным: его утрата несовместима с жизнью растения.

Ключевой момент в том, что при остром стрессовом воздействии регулирование не идёт через изменение экспрессии генов и повышение уровня РНК. Вместо этого модифицируются уже присутствующие ферменты, и их активность меняется мгновенно — поэтому ответ не зависит от ожидания синтеза новых белков. Рeактивные формы кислорода уменьшают активность ферментов, а накопление некоторых промежуточных соединений приводит к их связыванию и блокированию более ранних ферментов в цепочке.

Первичная фаза даёт немедленную защиту: ограничение выхода продукции пути снижает образование соединений, связанных с ростом, и фактически приостанавливает развитие. Вторая фаза включает более длительные перестройки, которые часто отводят ресурсы от роста и приводят к меньшим или замедленным растениям. Многие попытки повысить урожайность или устойчивость к засухе не дали результата, потому что не учитывали такую двухэтапную реакцию.

Экспериментальная валидация потребовала тонкой работы: руководителем исследований была Мьен ван де Вен, которая измеряла промежуточные метаболиты на очень низких уровнях и проследовала подсказке от мутации, делавшей растения мельче, но не смертельной. Команда показала, что накопившееся соединение блокирует более ранний фермент. Доказательство взаимодействия потребовало выделения хрупких ферментов и воссоздания условий их работы вне растения, что оказалось непросто. «Такой ответ должен быть немедленным», — отмечает Кэти Дихеш из UC Riverside. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences и полученные в лаборатории Дихеш, могут помочь в создании культур, более устойчивых к засухе, сильному свету, экстремальным температурам и солевому стрессу; похожие пути встречаются и у бактерий, что указывает на общую стратегию живых организмов.