Совы и жаворонки среди растений

У растений, как и у любых живых организмов, есть свои биологические часы, или циркадные ритмы. Они проявляются во многих физиологических процессах, от запуска фотосинтеза по утрам до регулирования времени цветения. Исследователи из Института Эрлхема и Центра Джона Иннеса в Англии решили более детально изучить эту тему.

Работа циркадных ритмов зависит от географического расположения, климатических особенностей и времени года. Они меняются, чтобы растение могло адаптироваться к местным условиям. Эти ритмы сильно связаны с остальными процессами.

Группа ученых изучила гены 191 разновидности резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), собранных со всей Швеции. Они сосредоточились на поиске генетических различий, которые бы объяснили разницу циркадных ритмов у разных образцов растений.

Швеция была выбрана неслучайно: страна находится близко к полярному кругу, и потому там сильно выражены колебания продолжительности дня и ночи, как и сезонные изменения погоды.

Результаты показали, что сдвиги в циркадных ритмах вызываются изменением одной пары азотистых оснований в гене COR28, которое наблюдалось, в основном, у растений с более поздним и продолжительным цветением. Помимо времени цветения ген COR28 отвечает за устойчивость к замерзанию и работу циркадных ритмов. Как утверждают ученые, все эти факторы могут повлиять на адаптацию к местным условиям.

Ученые также использовали современные технологии флуоресцентной визуализации, чтобы отследить различия в циркадных ритмах. Результаты показали, что разница между первым и последним «пробуждением» у исследуемых растений составляет более 10 часов. По всей видимости, растения функционируют «в две смены» в зависимости от того, какое время суток для них наиболее благоприятно; это похоже на суточные ритмы у людей с делением на сов и жаворонков. Такой механизм сформировался как под влиянием внешних условий, так и благодаря генетическим особенностям.

Как утверждают исследователи, знание процессов, формирующих циркадные ритмы растений, помогут создавать устойчивые сорта, которые смогут адаптироваться практически к любому климату. В свою очередь, новаторские технологии, такие как флуоресцентная визуализация, помогут отслеживать изменение биологических ритмов в последующих исследованиях.