Ауксин приходит на помощь картофелю

Картофель является второй после злаков пищевой и кормовой культурой, а ежегодный урожай его клубней превышает 300 млн тонн. Хорошо известно, что некоторые гормоны растений влияют на образование клубней картофеля. Установлено, что гиббереллины подавляют клубнеобразование, тогда как цитокинины в определенных условиях стимулируют инициацию клубней. Относительно влияния ауксина данные были противоречивы. Многие ранние исследования отмечали положительный эффект ауксина на клубнеобразование при обработке растений этим фитогормоном. Однако параллельно появлялись сообщения о том, что экзогенный ауксин не только не влияет, но даже ингибирует формирование клубней. Лишь в последние годы благодаря применению методов молекулярной биологии и генной инженерии эта проблема стала проясняться. Анализ экспрессии генов выявил изменения активности целого ряда ауксин-чувствительных генов в столоне после индукции клубнеобразования. Эти данные указывали на возможность повышения содержания ауксина в зоне столона, предназначенной для формирования клубня. Действительно, прямые измерения подтвердили наличие заметного подъема уровня ауксина в столоне в период, предшествующий началу разбухания и образования клубня. Все это свидетельствовало о важной роли ауксина в процессах индукции клубнеобразования у картофеля. Эти и предшествующие данные побудили ученых попытаться проверить и использовать возможности ауксина с помощью генноинженерных подходов. В результате были созданы трансгенные линии картофеля, экспрессирующие гены биосинтеза, которые обеспечивали повышение уровня ауксина в растении. Однако первые результаты разочаровали исследователей: экспрессия гена под сильным конститутивным промотором вызывала нарушения в развитии растений и снижала продуктивность растений. Очевидно, глобальный избыток ауксина в растениях проявлял отрицательный эффект. Для того, чтобы обеспечить «мягкий» подъем концентрации ауксина в нужном месте и в нужное время, в Институте физиологии растений РАН в сотрудничестве с Институтом биоорганической химии РАН были созданы трансгенные растения картофеля, экспрессирующие ген синтеза ауксина под контролем промотора пататинового гена. Этот промотор экспрессирует ген главным образом в клубнях и столонах, с минимальной экспрессией в других, вегетативных частях растения. Действительно, полученные трансформанты фенотипически не отличались от контрольных растений, однако образование клубней у них начиналось раньше и проходило более синхронно и интенсивно. В результате это приводило к существенному повышению урожая клубней. Таким образом, участие ауксина в клубнеобразовании получило важное экспериментальное подтверждение, при этом показана необходимость тонкой временнόй и тканеспецифичной регуляции эндогенных концентраций гормона.