Ранее считалось, что растения чувствуют температуру с помощью специальных белков и в основном ночью. Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) обнаружили, что у растений существует несколько систем восприятия тепла и одна из них — сахар. Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Nature Communications.
Описанные в исследованиях белки фитохром В и ранний фактор цветения 3 считаются основными термосенсорами в растениях. Однако механизмы их работы проверялись в ночное время, а данных о «самочувствии» растений в дневное время еще не было.
Для исследования ученые выбрали резуховидку Таля, которую часто выращивают в генетических лабораториях. Ученые подвергали проростки воздействию температур от 12 до 26°С, сочетая его с разными условиями освещения, и измеряли прирост стебля.
Выяснилось, что белок фитохром В распознает тепло только при слабом освещении. Однако при ярком свете, который имитировал солнечный свет, растение росло, что показывает, что существуют какие-то другие датчики, помимо известных.
Ученые провели эксперимент: они проверили растения с мутантным фитохромом В, у которого отсутствовала функция термочувствительности. Они могли расти только на свету. Когда ученые добавили в питательную среду сахар, то реакция на температуру вернулась. Так исследователи поняли, что сахар не только способствует росту растений, но сообщает им о том, что стало теплее.
Далее ученые выяснили, что при высоких температурах крахмал из листьев расщепляется и высвобождает сахарозу. Без этого сахара происходит разрушение белка PIF4, необходимого для роста. Солнечное тепло также ограничивает действие другого сенсора, ELF3, который мешает активации белка.
Ученые сформулировали принцип работы открытого ими механизма: свет помогает преобразовать углекислый газ в сахар, а растения используют механизм на основе него, чтобы проверить температуру окружающей среды. При повышении температуры крахмал превращается в сахар, который активирует белки роста.
Понимание этого процесса может быть полезным в условиях изменения климата — оно поможет вывести культуры, которые будут устойчивы к экстремальным температурам.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, какие цветы больше нравятся пчелам.