Растения умеют «ставить будильник перед сном», чтобы обеспечить свое выживание
Растения используют солнечный свет для производства собственных сахаров благодаря фотосинтезу в течение дня и накапливают их, чтобы обеспечить себя энергией в течение ночи
Способность предсказывать восход солнца и оценивать продолжительность ночи и соответственно точно настраивать метаболизм имеет решающее значение для выживания растений и максимального роста. Это зависит от биологического хронометра, называемого циркадными часами, которые регулируются определенными генами. У резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) за это отвечают гены CO, FKF1 и G1.
Исследование с участием ученых из Йоркского университета предполагает, что сигнал о количестве сахара определяет экспрессию генов и предоставляет растению важную информацию, чтобы настроить метаболизм для выживания ночью.
«Наш экспериментальный подход определил светонезависимый, регулируемый сахаром транскриптом у Arabidopsis и выявил активные формы кислорода (АФК) как важную особенность. АФК являются побочными продуктами фотосинтетического метаболизма. Наше исследование предполагает роль супероксида как сигнализатора сахара, влияющего на экспрессию и рост циркадных генов», — поясняет доктор Майк Хейдон, участник исследования.
Чтобы понять, как сахароза, увеличивающая уровень супероксида (иона кислорода с одним «лишним», неспаренным электроном), изменяет циркадные часы, исследователи измерили экспрессию генов в ростках резуховидки, изменяя ее фотосинтез.
Они обнаружили набор генов, которые, регулируются супероксидом, связанным с метаболической активностью. Большинство этих генов активны в вечернее время, в том числе ключевые гены, отвечающие за циркадные часы. Ученые обнаружили, что, подавляя выработку супероксида, они также подавляют действие сахара на гены циркадных часов в вечернее время.
Профессор Ян Грэм из Центра новых сельскохозяйственных продуктов Департамента биологии добавил: «Различить эффекты света и сахара на фотосинтетические клетки непросто. Наши данные предполагают новую роль супероксида как ритмического сигнала, связанного с сахаром, который действует вечером и влияет на экспрессию циркадных генов».