Экология Ученые выявили генетический "переключатель", который запускает процесс цветения у растений, реагирующих на приход весны. Они обнаружили, что ген, известный как PIF4, активирует химические реакции цветения, когда устанавливается определенная температура.
По словам ученых, это открытие важно для будущих исследований, которые будут направлены на улучшение устойчивости сельскохозяйственных культур в условиях изменения климата.
"С незапамятных времен нам известно, что, когда становится теплее, растения начинают цвести, - говорит один из авторов исследований Филипп Вигг (Philip Wigge) из Центра Джона Иннеса, Норидж, Великобритания. – Вопрос был в том, каким образом растениям удается контролировать этот процесс с такой точностью и чувствительностью".
Доктор Вигг сообщил, что имеются 2 механизма, которые позволяют растениям реагировать на приход весны: изменение продолжительности дня и повышение температуры. "Переключатель, который мы открыли, относится ко второму механизму, он помогает понять, как растения чувствуют, что на улице потеплело".
Ген, открытый учеными, является удивительным, потому что он активируется только с приходом тепла. Если растения будет находиться в холоде, эффекта не будет. Его работа связана исключительно с теплом. Если температура становится выше, это активирует нужные гены и включает процесс цветения.
Для исследований ученые использовали растение Резуховидка Таля (лат. Arabidopsis thaliana) – маленькое растение (на фото), которое можно найти в Европе, Азии и северных частях Америки. Это было первое растение, чей геном расшифровали, поэтому оно стало прекрасным инструментом для молекулярных биологов.
Кто выигрывает?
Доктор Вигг объяснил, что растение использует комбинацию двух механизмов запуска процесса цветения, но в различной степени, что влияет на особенности цветения.
"Некоторые растения начинают цвести в одно и то же время каждую весну, другие будут цвести раньше, если погода будет теплее. У последних активируется ген PIF4, - сказал Вигг.
Исследования в Великобритании показали, что растения, которые используют более теплую температуру воздуха для контроля цветения, в значительной степени вытесняют другие растения. За последние 100 лет те растения, которые использовали только изменение продолжительности дня, в данной местности исчезли.
В настоящее время количество тех растений, которые используют температуру для цветения, значительно увеличилось, теперь они преобладают на островах. Это имеет смысл, говорят ученые, так как такие механизмы помогают им выжить в условиях изменения климата.
Фенологические исследования показали, что растения стали раньше цвести и давать поды, чем в прошлом. Эксперты предупреждают, что изменения климата приведут к разрушению симбиотических связей в рамках экосистем, таких как зависимость растений от опылителей.
Защита урожаев
Популяция диких растений меняется. Они по-разному реагируют на изменение климата. До этого ученые не совсем понимали, что лежит в основе их реакций. Сегодня им удалось обнаружить ген, который отвечает за цветение, поэтому уже можно делать кое-какие прогнозы о том, каким образом будет меняться вся экосистема в будущем.
Исследования помогут ученым найти способы сохранить урожаи, на которые неблагоприятно могут сказаться климатические изменения. Доктор Вигг оценил, что если средняя температура на планете повысится на 1 градус, то общий объем урожая сократится на 10 процентов.
Температура в основном очень влияет на сельскохозяйственные культуры. Ученые полагают, что процессы, которые происходят у резуховидки, свойственны и таким растениям, как пшеница и ячмень.
Понимание механизмов поможет ученым изменить реакции растений на изменения температур генетически или с помощью программ размножения.
