Научный взгляд: как растения конкурируют за свет

В густо посаженных культурах красный свет спектра поглощается быстрее, чем дальний. Таким образом, соотношение красного и дальнего света уменьшается с увеличением плотности. Растения ощущают это с помощью светочувствительного пигмента фитохрома.

При относительно высоком уровне дальнего красного света стебли и черешки растут длиннее, листья переходят из горизонтального в более вертикальное положение, для того чтобы перехватить больше света. Однако растения конкурируют не только за свет, но и за питательные вещества.

Ученые из Университета Вагенингена изучили реакцию растений на дальний красный свет при изменении уровня азотного питания.

Растущие ткани растения получают информацию об имеющемся в почве азоте через растительный гормон цитокинин. Он образуется в корнях и по сосудистой ткани попадает в надземную часть растения. Если в почве много азота, то и цитокинина будет много.

В ходе исследования было показано, что реакция избегания тени подавляется при низком содержании азота. Однако, если дать растению дополнительный цитокинин при низком содержании азота, оно все равно будет расти в длину при дополнительном дальнем красном свете. Это подтверждает, что цитокинин играет роль в избегании тени.

Известно, что цитокинин — это гормон, который подавляет рост в длину. Но детальный анализ предыдущих исследований показал, что все опыты, на которых основывался этот вывод, проводились с проростками, выращенными в темноте. Роль цитокинина в избегании тени можно оценить, только выращивая растения на свету при избытке дальнего красного света.

Исследователи также изучили, как этот механизм работает на генетическом уровне. Существуют специфические белки, которые подавляют чувствительность растений к цитокинину. Гены, кодирующие эти белки, при воздействии дальнего красного света сами ингибируются. Другими словами, ингибитор подавляется. И именно это стимулирует чувствительность.

Результаты данного исследования помогут получать высокую урожайность у культур, растущих при загущении, например ячмень, пшеница, кукуруза и рис.

Получить высокий урожай сельскохозяйственных культур можно только при использовании здорового семенного материала, свободного от карантинных вредных организмов. Аккредитованные лаборатории Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят исследования подкарантинной продукции на наличие особо опасных патогенов растений.

Источник: Pierre Gautrat et al, Phytochrome-dependent responsiveness to root-derived cytokinins enables coordinated elongation responses to combined light and nitrate cues, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-52828-y