Научный взгляд: роль фоторецепторов в создании высокоурожайных культур

Фоторецепторы помогают проросткам определить, когда они получили достаточное количество солнечного света, когда им следует прекратить удлинение стеблей и начать фотосинтез для производства энергии. Однако, где именно в проростке действуют эти фоторецепторы, ранее не было известно, и для изучения возникающих явлений приходилось рассматривать все растение целиком.

Здоровое раннее развитие растения, укоренившегося в почве, является важнейшим показателем получения будущего урожая сельскохозяйственных культур. Понимание того, как именно фоторецепторы способствуют этому уязвимому периоду роста, представляет большой интерес для сельскохозяйственных производителей и исследователей.

Чтобы прорасти, растение удлиняет свой стебель, пробиваясь сквозь почву, пока его фоторецепторы не обнаружат достаточно солнечного света, который позволит растению вырабатывать собственную энергию посредством фотосинтеза. До этого растение вынуждено полагаться на ограниченный запас энергии и питательных веществ, хранящийся в семенах.

Исследователи Университета Висконсина-Мэдисона установили, что фоторецептор криптохром-1 не только контролирует удлинение верхней части стебля растения, но и помогает растению в поиске солнечного света.

Когда растение только прорастает, криптохром-1 останавливает его от полного удлинения, сохраняя энергию и длину стебля в резерве. Таким образом, когда проросток снова оказывается присыпан землей, этот фоторецептор может дать сигнал растению удлинить стебель, пока он снова не окажется над почвой под солнечным светом.

Результаты данного исследования задают вектор будущим направлениям разработок в растениеводстве для создания более устойчивых высокоурожайных растений.

Развитие науки и техники помогает понять механизмы развития растений, быстро получить корректные данные в исследованиях. Использование самого современного оборудования во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) позволяет оптимизировать и ускорить процесс диагностики карантинных вредных организмов, а также средства борьбы с рядом патогенов.

Источник: Julian A. Bustamante et al, Separate sites of action for cry1 and phot1 blue-light receptors in the Arabidopsis hypocotyl, Current Biology (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.11.021