Нове дослідження під керівництвом Кіта Слоткіна (Keith Slotkin), співробітника Наукового центру рослин імені Дональда Данфорта, США, наближає вчених до розуміння того, як керувати підвищенням адаптаційних властивостей рослинних організмів
Нещодавно опубліковане дослідження показало, що успадкування ознак у рослин від покоління до покоління відбувається через метилювання ДНК – процес, за допомогою якого рослини «маркують» ДНК. При цьому код самої ДНК не змінюється, натомість клітини майбутніх поколінь отримують інформацію про те, як «прочитати» цю ДНК. Метилювання досліджувалося у двох ключових видів рослин: моху та арабідопсису, і в підсумку вчені отримали можливість підготувати рослини до зростання в умовах стресу, піддаючи батьківські форми таким же неідеальним умовам вегетації.
Іншими словами, тепер вчені можуть забезпечити рослини інструментами, необхідними для адаптації до спеки, посухи, підвищення рівня вуглекислого газу (CO2) та інших стресових факторів, пов'язаних зі зміною клімату.
Вчені отримали можливість підготувати рослини до стресу, піддаючи батьківські форми таким же неідеальним умовам вегетації
«Нарешті ми розуміємо специфічні фактори метилювання ДНК, які забезпечують пам'ять про стресову реакцію, – заявив Кіт Слоткін, – тому в майбутньому зможемо керувати цим процесом, щоб створювати рослини, які будуть стабільно стійкими до стресу».
Дослідження під керівництвом
Кіта Слоткіна допоможе керувати
підвищенням адаптаційних
властивостей рослинних організмів
Маючи ці знання, батьківські покоління рослин можна цілеспрямовано вирощувати в контрольованому середовищі за стресових умов, що дасть їхнім нащадкам перевагу в плані підвищеної стійкості до певного стресового фактору. Наприклад, кукурудзу можна вирощувати в умовах екстремальної спеки, на межі її фізіологічних можливостей, а насіння, зібране з цієї кукурудзи, дасть термостійкий урожай, який можна буде надалі висівати в регіонах зі значними підвищеннями температури.
Успадкування ознак у рослин відбувається через метилювання ДНК
Ця незвичайна пам'ять про умови вегетації є унікальною для рослин і відрізняється від того, як тварини передають генетичні ознаки своїм нащадкам, такі як колір очей або зріст. Не маючи змоги втекти чи сховатися, рослини мусять пристосовуватися до довкілля. Посуха або екстремальні температури викликають у них стресову реакцію, яка триває навіть після зникнення стресового фактору.
Пам'ять про умови вегетації є унікальною для рослин і відрізняється від того, як тварини передають генетичні ознаки своїм нащадкам
Скажімо, рослина, яка пережила екстремальну спеку на початку вегетаційного циклу, буде підготовлена до того, щоб знову витримати високі температури пізніше, навіть якщо вдруге спека буде ще сильнішою. Але найцікавішим є те, що рослина може передавати пам'ять про стрес та варіанти адаптації до нього своїм нащадкам на клітинному рівні.
Високопродуктивне фенотипування зростаючих рослин арабідопсису. У центрі ліворуч: ідентифікація ділянок рослини. У центрі праворуч: ідентифікація окремих рослин. Останнє зображення праворуч: оцінка площі листкової поверхні окремих рослин
«Будь-яка підказка, яку батьківська рослина може дати своїм нащадкам про умови середовища, допоможе цим нащадкам найбільш ефективно реагувати на всі фактори, з якими вони будуть стикатися, – резюмував Кіт Слоткін. – Це є прямою ілюстрацією вислову про те, що «все, що вас не вбиває, робить вас сильнішим», і не лише тут і зараз, а й у наступних поколіннях».