Миозин XI помогает растениям пережить засуху

Как растения переживают засуху: неожиданная роль миозина XI в гормонально-индуцированном закрытии устьиц

В условиях усиливающегося глобального потепления и изменения климата засуха стала серьёзной угрозой для мирового сельского хозяйства, влияя на урожайность сельскохозяйственных культур и продовольственную безопасность. Чтобы пережить такие неблагоприятные условия, растения выработали несколько стратегий. Одна из таких стратегий противодействия дефициту воды — «закрытие устьиц», при котором устьица — крошечные поры на поверхности листьев, отвечающие за газообмен, — закрываются, чтобы ограничить потерю воды. Этот процесс регулируется фитогормоном абсцизовой кислотой (АБК), играющей решающую роль во внутренних механизмах реакции растений на стресс. Хотя роль АБК в реакции на засуху хорошо известна, исследователи обнаружили неожиданный фактор, участвующий в этом процессе: миозин XI (myosin XI), моторный белок, традиционно известный своей способностью транспортировать клеточные компоненты. Группа исследователей под руководством профессора Motoki Tominaga из Университета Васэда (Япония) провела исследование, чтобы определить, насколько активно миозин XI участвует в реакции растений на засуху, а также понять происходящие при этом процессы.

Исследователи использовали Arabidopsis thaliana в качестве модели для изучения роли миозина XI в реакции на засуху. Они использовали генетически модифицированные растения, у которых отсутствовал один, два (2ko) или все три (3ko) основных гена миозина XI. Затем сравнивали их с растениями дикого типа (WT) по выживаемости в условиях засухи, измеряли потери воды, анализировали устьичные щели и чувствительность к АБК. Они также измеряли содержание активных форм кислорода (АФК), визуализировали микротрубочки с помощью флуоресцентных маркеров и отслеживали экспрессию генов, чувствительных к АБК. Этот комплексный подход позволил им оценить функциональный вклад миозина XI в устойчивость к засухе и сигнализацию АБК у растений. Результаты оказались поразительными. Растения, лишенные миозина XI, особенно мутанты без двух и трех генов миозина XI, демонстрировали более высокую скорость потери воды, нарушение закрытия устьиц и более низкую выживаемость в условиях засухи. Они также были менее восприимчивы к АБК, что проявлялось в более высокой скорости прорастания и сниженном ингибировании роста корней при обработке гормонами. На клеточном уровне у этих мутантов наблюдалось снижение продукции АФК, а также нарушение ремоделирования микротрубочек, которые необходимы для закрытия устьиц, вызванного АБК. Ключевые стресс-зависимые гены также показали снижение экспрессии, что указывает на регуляторную роль миозина XI в сигнализации АБК. «Было обнаружено, что у множества мутантов миозина XI растений скорость потери воды во время засухи в четыре раза выше, чем у дикого типа», — отмечает Tominaga. «Это открытие открывает новый взгляд на адаптацию растений к изменениям окружающей среды».

Подводя итог, можно сказать, что данное исследование раскрывает миозин XI как ключевой фактор в реакции растений на засуху, связывая клеточный транспортный механизм с гормональной сигнализацией. В условиях растущего климатического давления подобные идеи открывают многообещающие пути к созданию устойчивых и водосберегающих культур.

Источники:

• phys.org
• Springer