Вчені створюють більш посухостійкі рослини

У спекотні дні рослини закривають крихітні отвори в своїх листках (продихах), щоб запобігти надмірній втраті води. У такий спосіб вони борються за виживання. Однак це зупиняє фотосинтез, оскільки вуглекислий газ, необхідний для фотосинтезу й росту, більше не може надходити в листя. Відтак вчені протягом тривалого часу намагалися визначити, чи існує спосіб підтримувати поглинання рослинами CO2 із одночасним запобіганням втрати води.

Нещодавно відкриття в цій галузі зробили вчені з Австралійського національного університету (ANU) та Університету Джеймса Кука (JCU). Вони опублікували свою роботу в журналі Nature Plants, де розповіли про існування механізму в деяких рослинах, який дозволяє їм обмежити втрату води з незначним впливом на споживання CO2 .

Керівник дослідження д-р Суан Чін Вонг з ANU і його співавтор д-р Дієго Маркес вважають, що з часом цей механізм збереження води можна буде використовувати для створення більш посухостійких культур. Але спочатку вони мають краще зрозуміти сам механізм.

Всередині листка

Нині команда працює над трьома напрямками дослідження, пов’язаними з контролем транспірації в рослинах групи C3, яка включає більшість сільськогосподарських культур. Один з них полягає в тому, щоб зрозуміти, наскільки цей механізм поширений серед різних груп рослин і в яких середовищах. Другий – це дослідження клітинних структур, задіяних у механізмі, а третій – вивчення внутрішніх сигналів рослин, які контролюють механізм.

Науковцям відомо, що механізм спрацьовує в клітинній мембрані, але вони поки не виділили структуру, відповідальну за це. Найбільш вірогідною задіяною структурою вважають аквапорини – це сімейство невеликих мембранних білків, які містяться в клітинах тварин і рослин.

Процес транспірації

Процес транспірації — це рух води з ґрунту через кореневу систему рослини вгору до окремих листків і випаровування через продихи в атмосферу. Усередині листя ця вода проходить через мезофіл (клітинну структуру, де відбувається фотосинтез), при цьому деяка кількість води та CO2 використовуються в процесі фотосинтезу. Невикористана вода випаровується через продихи. CO2 рухається в протилежному напрямку, потрапляючи в продихи і переходячи в мезофіл.

Однак у механізмі, який виявили вчені, обмеження випаровування води відбувається до того, як вона досягне продихів. «Шлях виходу води» не впливає на «шлях надходження в рослину CO2», і в такий спосіб рослина може обмежити втрату води, не закриваючи продихів. Відтак не обмежується надходження вуглецю та не припиняється ріст рослини в денний час.

Коли команда зможе виділити структури та сигнали, які дозволяють механізму функціонувати, вони зможуть зробити наступний великий крок – ідентифікувати гени, залучені до цієї ознаки.

Оскільки дослідження тривають, вчені подали заявки на фінансування наукових пошуків, зосереджених на детальному вивченні транспірації.