Как растения справляются с жарой

В последние годы периоды аномальной жары возникают все чаще и длятся все дольше, затрагивая практически всю планеты. Летом 2021 года температура воздуха во многих европейских странах была выше 40 градусов по Цельсию, а на восточном побережье Сицилии достигла рекордных 48,8°C. Тепловой стресс негативно влияет на растения. К счастью, у них есть определенные способы борьбы с перегревом.

Чтобы пережить короткие периоды высокой температуры, растения активируют молекулярный механизм. Эта реакция защищает клетки от повреждений, вызванных протеотоксическим стрессом. Он заключается в нарушении строения белка. Такой стресс вызывается не только высокими температурами, но и ядами, ультрафиолетовым излучением или засоленностью почвы.

В случае перегрева вырабатываются белки теплового шока, которые служат молекулярными щитами, защищающими белковые структуры от неправильного свертывания.

Растения также обладают другим механизмом защиты, связанным с работой гормонов. Среди гормонов, которые вырабатывают растения, есть брассиностероиды, которые регулируют их рост и развитие. Но, помимо этой функции, брассиностероиды обладают способностью повышать устойчивость растений к тепловому стрессу. Исследователи из Мюнхенского технического университета недавно обнаружили, что способствует этой защитной способности. Исследовательская группа под руководством Бриджит Поппенбергер смогла выяснить, что брассиностероиды регулируют фактор транскрипции — особый белок, ответственный за включение или выключение определенных участков ДНК. Этот белок, называемый BES1, может взаимодействовать с белками теплового шока, усиливая их выработку. При повышении активности BES1 растения становятся более устойчивыми к тепловому стрессу, при ее снижении — более чувствительными к нему. Исследователи выяснили, что BES1 активируется с помощью брассиностероидов.

Как утверждают ученые, это знание имеет практическое значение для садоводства и сельского хозяйства. Обработка растений препаратами с брассиностероидами может повысить их устойчивость к высоким температурам. С другой стороны, устойчивость растений к тепловым стрессом можно улучшить с помощью селекции и генной инженерии.