Новини науки

Американські вчені виявили невідомий раніше механізм, який активує в рослинах «зимовий режим» і допомагає їм вижити у важких умовах. Завдяки цій інформації вчені зможуть змінювати природний "календар" рослин, щоб їм було простіше пристосуватися до зміни клімату.

Через зміну клімату зими перестають бути справжніми зимами. Від цього страждають рослини, у яких збивається їх сезонний цикл

Більшість досліджень сезонного циклу рослин було присвячено пошуку відповіді на питання, як вони розуміють, що прийшов час цвісти. І цей процес виявився досить простим-рослини здатні розпізнавати наступ сутінків і світанку, а також реагують на зміну тривалості світлового дня. Тому коли навесні дні стають довшими, певний набір генів починає активно сигналізувати рослинам, що прийшов час цвісти.

Вони також припускали, що здатність рослин пристосовуватися до зими, яка якраз супроводжується скороченням тривалості світлового дня, заснована на зверненні назад процесів, які запускаються в рослині на початку весни.

Питання реакції рослин на зміну сезонів стає все більш важливим в епоху глобальної зміни клімату. Особливо в контексті вирощування сільськогосподарських культур. У міру того як Земля нагрівається, рослини все ще зберігають здатність розпізнавати зміни тривалості дня, але інші параметри, що впливають на їх життєдіяльність — наприклад, температура повітря і доступність води — швидко змінюються. Деякі дослідження показують, що багато рослин навіть прагнуть переміститися на височини, де клімат більш вологий і прохолодний. Щоб створити оптимальні умови для сільськогосподарських культур, вченим потрібно зрозуміти, як саме рослини за скороченням кількості світла вдень розуміють, що скоро зима.

У цій ситуації дослідники з Єльського університету (США) вирішили копнути глибше і провели дослідження, в ході якого вивчали рослину Резуховидку Таля (Arabidopsis) і те, як змінюється експресія її генів з настанням зими. Для цього вони позначили  взимку гени всередині живих рослин біолюмінесцентними маркерами. Потім вони імітували різну сезонну тривалість дня в спеціалізованих камерах для вирощування рослин і спостерігали, як вони будуть реагувати на «зміну» сезонів.

Дослідники виявили, що в періоди зменшення освітленості активність багатьох генів збільшувалася - зокрема, Так себе вів ген PP2-A13, який має вирішальне значення для виживання рослини в більш короткі зимові дні. Дивно, що вчені також виявили, що експресія цих «зимових генів» контролюється метаболічними мережами рослини, відмінними від системи, яка контролює весняне цвітіння.

Результати показують, що ця система вимірювання тривалості світлового дня має вирішальне значення для підтримки вегетативного здоров'я в зимовий період. У міру того як дні стають коротшими, рослини переходять в режим переробки і збереження доступних поживних речовин, щоб запобігти голодування. Точно так же вони поводяться і при теплій температурі повітря і великій кількості вологи — тобто, вирішальним фактором при активації «зимового режиму» є саме кількість світла.

"Ми часто думаємо про зиму як про час бездіяльності рослин, але насправді це час великої клітинної активності", - пояснюють вчені. "Рослині важлива кожна частка корисної енергії, щоб пережити зиму".

Маючи в руках цю інформацію, теоретично можна маніпулювати генетичним "календарем" рослини, що дозволить зберегти урожай здоровим в різних умовах, навіть при зміні клімату. Наприклад, вчені можуть продовжити період росту рослини, генетично перевизначивши його "зимові сигнали".