Выявлены гены, которые помогают фруктам адаптироваться к засухе
Поскольку засухи становятся все более частыми из-за изменения климата, ученые пытаются найти новые способы помочь растениям адаптироваться к длительному водному стрессу. Теперь группа исследователей из Института Бойса Томпсона и Корнельского университета представила полную картину изменений экспрессии генов в ответ на водный стресс в плодах томата (Solanum lycopersicum), определив гены, которые могут помочь селекционерам вывести плоды, более устойчивые к засухе.
"Мы определили гены, которые участвуют в реакции на водный стресс в плодах томата", - говорит старший автор исследования Кармен Катала, эксперт по молекулярной регуляции формирования плодов в Boyce Thompson. "Теперь мы можем начать отбор генов-кандидатов, которые могут помочь селекционерам вывести фрукты, способные адаптироваться к условиям засухи, и не только томаты, но и виноград, яблоки и мясистые фрукты в целом. Это долгосрочное потенциальное применение этих данных".
Ученые исследовали экспрессию генов в листьях томата и шести органах плода (околоплодник, плацента, перегородка, колумелла, желе и семена) в растущих и созревших плодах при четырех различных условиях водного стресса (отсутствие, слабый, средний и сильный).
Анализ показал, что каждая из тканей органа изменялась уникальным образом с течением времени. "Менее одного процента экспрессируемых генов, на которые повлиял водный стресс, были общими для всех шести тканей плода, а более 50 процентов генов, на которые повлиял стресс, были специфичны для одной ткани", - пояснил Катала.
Удивительно, но эксперты также выявили некоторые положительные эффекты, связанные с (умеренной) засухой, в том числе повышение уровня ликопина - антиоксиданта с документально подтвержденной пользой для здоровья - в спелых фруктах и более высокие уровни биосинтеза крахмала, что может привести к получению более сладких томатов.
Более того, результаты исследования позволяют предположить, что томаты можно "обучить" быть более устойчивыми к будущим засухам. "Когда мы посеяли семена от обработанных растений, мы обнаружили, что проростки от томатов, подвергшихся стрессу, лучше восстанавливаются после водного стресса по сравнению с проростками от контрольных томатов", - сказал первый автор исследования Филипп Николя, постдокторант отдела исследований растений в Корнелле.
Ученые выявили несколько генов, экспрессия которых индуцируется водным стрессом в зрелых семенах, что может сыграть решающую роль в передаче устойчивости к засухе следующему поколению растений.
"Диапазон генов, на которые влияет водный стресс, показывает, насколько сложными могут быть растения, и что фундаментальные исследования имеют решающее значение для выявления способов сделать фрукты, овощи и зерновые более устойчивыми к засухе, что является жизненно важным шагом в обеспечении планеты продовольствием на устойчивой основе", - заключила Дайана Окамуро, директор программы Отдела интегративных систем организмов Национального научного фонда.
Исследование опубликовано в журнале "Физиология растений".
