Газовый обмен в растениях контролируется стероидами

Источник: rgo.ru

Листья растений покрыты плотным восковым слоем, который является газонепроницаемым. Такая защита позволяет предотвратить излишнее испарение влаги. Дыхание (газовый обмен) осуществляется через так называемые устьица — микроскопические поры на поверхности листьев. Эти каналы имеют решающее значение для жизни и роста растений. Неудивительно, что количество устьиц и их распределение обычно строго регламентировано. Соблюдается оптимальная пропорция для обеспечения максимального объема фотосинтеза при минимальных потерях воды. Механизм регулирования образования устьиц долгое время оставался неизвестным. Но ученые университета Карнеги (США) Чжиюн Ван, Тае-Вук Ким и Доминик Бергман сумели выявить вещества, играющие главную роль в этом процессе.

Это особые стероидные гормоны, называемые брассиностеридами. Стоит отметить, что брассиностероиды влияют на многие аспекты жизни растений. В частности, они подавляют гены фотосинтеза при недостаточном освещении. Мутантные растения, лишенные чувствительности к брассиностероидам, являются дефектными: наблюдается снижение всхожести семян, карликовость, бесплодие и т. д. Авторы нового исследования обнаружили, что у таких растений имеется чрезмерное количество неравномерно расположенных устьиц. Таким образом, было выявлено влияние этого класса гормонов на формирование важнейших органов растений. Ученые установили, что брассиностероиды связываются с рецепторами на поверхности растительных клеток и инициируют цепочку сигналов, определяющих включение и выключение определенных генов в ядре клеток.

Одними из главных элементов этой цепочки являются белки под названием BIN2 и YODA (белки с подобными функциями содержатся и в организме человека). Если брассиностероид отсутствует, протеин BIN2 препятствует действию белка YODA, в итоге начинается образование устьиц. При наличии брассиностероида BIN2 инактивируется, за счет этого YODA действует в полную силу и формирование устьиц подавляется. Как отмечает г-н Ван, новое исследование подтверждает значительное влияние брассиностероидов на координацию физиологических аспектов развития и роста растений. Результаты работы могут пригодиться ученым, изучающим другие системы растительных клеток. Ведь химическая регуляция физиологии растений при помощи брассиностероидов является теперь наиболее понятной и изученной системой.