Прорастание является решающим этапом в жизни растения, так как оно покидает стадию семян, устойчивых к различным ограничениям окружающей среды (климатические условия, отсутствие питательных элементов и т. д.), чтобы стать проростком, который гораздо более уязвим. Выживание молодого растения зависит от времени этого перехода. Поэтому очень важно, чтобы этот этап тщательно контролировался.
Швейцарская команда под руководством ученых из Женевского университета (UNIGE) обнаружила внутренний термометр семян, который может задерживать или даже блокировать прорастание если температуры слишком высокие для будущего саженца. Эта работа может помочь оптимизировать рост растений в условиях глобального потепления. Эти результаты можно прочитать в журнале Природа связи.
Новообразованные семена находятся в состоянии покоя; они не могут прорасти. Через несколько дней (или даже месяцев, в зависимости от вида) семена пробуждаются и приобретают способность к прорастанию в благоприятный сезон для роста всходов и образования новых семян. Однако не спящие семена все же могут решить свою судьбу. Например, не находящееся в состоянии покоя семя, которое внезапно подвергается чрезмерно высокой температуре (более 28°C), может заблокировать прорастание. Этот механизм репрессии температурой (термоингибирование) позволяет осуществлять очень тонкую регуляцию. Изменение всего лишь на 1-2°C действительно может задержать прорастание популяции семян и, таким образом, увеличить шансы на выживание будущих саженцев.
Ключевой белок: фитохром B
Группа Луиса Лопеса-Молины, профессора кафедры наук о растениях факультета естественных наук UNIGE, интересуется контролем прорастания Arabidopsis thaliana, видов растений принадлежит к семейству Brassicaceae и используется в качестве модели во многих исследовательских проектах. Чтобы понять механизмы обнаружения, которые позволяют семенам запускать термоторможение, ученые исследовали следы уже описанных и весьма сходных явлений у молодых растений (т. е. на более продвинутой стадии развития).
Действительно, сеянцы также воспринимают изменения температуры, при этом небольшое повышение температуры способствует росту стеблей. Это приспособление похоже на то, которое наблюдается, когда одно растение оказывается в тени другого: оно удлиняется, чтобы избежать тени, чтобы выставить себя на солнечный свет, что более благоприятно для фотосинтеза. Эти вариации обнаруживаются чувствительным к свету и температуре белком фитохромом В, который обычно действует как тормоз. рост растений. Повышение температуры на 1-2°С способствует инактивации фитохрома В, что снижает его эффективность в предотвращении роста.
Внутренний термометр
Чтобы понять, играет ли фитохром В роль в термоингибировании во время прорастания, авторы препарировали семена, чтобы разделить две ткани внутри семени: зародыш (который дает молодое растение) и эндосперм (питательная ткань, которая также контролирует прорастание). в семенах арабидопсиса). В отличие от зародышей, выращенных в контакте с эндоспермом, исследователи обнаружили, что зародыши, лишенные своего эндосперма, не способны остановить свой рост при чрезмерно высоких температурах, что приводит к их гибели.
«Мы обнаружили, что термоингибирование у арабидопсиса не контролируется эмбрионом автономно, а реализуется эндоспермом, раскрывая новую важную функцию этой ткани», — объясняет Урсула Пискуревич, научный сотрудник отдела наук о растениях факультета естественных наук UNIGE. первый автор исследования. «Другими словами, в отсутствие эндосперма зародыш внутри семени не почувствовал бы, что температура слишком высока, и начал бы прорастание, что было бы фатальным».
Оптимизация прорастания культур
Термическое торможение прорастания — новый пример влияния климатических вариаций на некоторые циклические явления в жизни растений (прорастание, цветение и др.). «Ожидается, что эта черта повлияет на распространение видов и растениеводство, и это влияние будет усиливаться по мере повышения температуры во всем мире», — сообщает Луис Лопес-Молина, последний автор исследования.
Лучшее понимание того, как свет и температура запуск или задержка семя прорастание действительно может помочь оптимизировать рост растений, подвергающихся воздействию широкого спектра климатические условия.