Научный взгляд: покой семян как способ адаптации к неблагоприятным условиям

Растения в ходе эволюции разработали разнообразные способы адаптации к различным условиям окружающей среды. Одним из них является период покоя семян, который временно предотвращает прорастание жизнеспособных семян даже в оптимальных условиях, если последующее развитие проростков связано с высоким риском.

В средиземноморском климате при очень высокой температуре и сухой местности летний период может быть слишком суровым. Подвид крылотычинника арабского Aethionema arabicum выработал удивительную адаптацию, не позволяющую семенам прорастать до или во время жарких, сухих летних месяцев.

Исследователи из Академии наук Австрии, Лондонского университета Роял Холлоуэй и университета Марбурга изучали, может ли воздействие света привести к длительному подавлению прорастания, так называемому вторичному периоду покоя.

В ходе исследований ученые обнаружили, что вторичный период покоя зависит от продолжительности светового дня. Длина дня — гораздо более стабильное условие, чем температура или влажность, летом дни становятся длиннее, что приводит к тому, что семена дольше находятся под воздействием света.

Было показано, что воздействие света на семена A. arabicum в течение 16 часов в день приводит к длительному подавлению прорастания, которое сохраняется даже при отсутствии света.

Вторичный или индуцированный покой — явление известное, но как этот процесс регулируется на молекулярном уровне, до сих пор не было описано. Проанализировав данные, исследователи выявили белок RGL2, который является основным регулятором вторичного покоя. При отсутствии белка RGL2 индукция вторичного покоя не происходит.

Ранее исследования показали, что покой возникает в результате взаимодействия гормонов — абсцизовой кислоты (ABA) и гиббереллина (GA), подавляющего покой. Ученые продемонстрировали, что белок RGL2 подавляет выработку GA и увеличивает биосинтез ABA в семенах, подвергшихся воздействию света.

Однако, как показали исследования, для индуцированного покоя необходим только один из гормонов: искусственное снижение уровня GA вызывает покой семян, а повышение уровня ABA — нет.

Результаты научной работы объясняют, как некоторые растения адаптируют свои схемы прорастания, чтобы избежать суровых летних условий.

Исследователи намерены изучить, используют ли другие растения подобные системы для адаптации к суровому климату, что может иметь важные последствия для посева сельскохозяйственных культур.

Качество семенного материала и его фитосанитарное состояние играют важную роль в формировании урожая сельскохозяйственных культур и его качества. Широкий спектр тестов на различные карантинные и особо опасные фитопатогены в семенном материале проводят в аккредитованных испытательных лабораториях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора), локализованных в различных регионах Российской Федерации.

Источник: Zsuzsanna Mérai et al, Long days induce adaptive secondary dormancy in the seeds of the Mediterranean plant Aethionema arabicum, Current Biology (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.05.043