Ученые из Кембриджского университета определили молекулу, которая может управлять тем, как циркадные часы растений реагируют на изменения окружающей среды.
Исследователи обнаружили, что сигнальная молекула, которая, как известно, важна для передачи сигналов экологического стресса у растений, также регулирует их циркадные часы. Они считают, что молекула может включать информацию об изменениях окружающей среды в биологические часы, которые регулируют физиологию растений. Исследование кардинально меняет наше нынешнее представление о циркадных часах и может иметь важные последствия для сельскохозяйственного сообщества.
Как у растений, так и у животных работа циркадных часов внутри клетки состоит из петель обратной связи экспрессии генов, в результате чего ряд генов активирует или подавляет друг друга циклически, что занимает 24 часа.
Однако исследователи были удивлены, обнаружив, что важную роль играет не белок или ген, а небольшая клеточная сигнальная молекула, называемая циклической аденозиндифосфат-рибозой (cADPR). Это открытие меняет нашу нынешнюю концепцию построения циркадных часов от простых циклов экспрессии генов в ядре клетки до сигнальных сетей, которые включают компоненты по всей клетке.
Понимание того, как работают циркадные часы растений, может помочь в увеличении объемов сельскохозяйственного производства как для производства продуктов питания, так и для удовлетворения новых потребностей в биотопливе. Эксперименты показали, что правильная работа циркадных часов растений может удвоить продуктивность растений за счет увеличения скорости фотосинтеза. Циркадные часы также регулируют сезонные сроки цветения и производства семян.
Исследование показало, что вмешательство в передачу сигналов cADPR приводит к неправильному отсчету циркадных часов. Например, удаление cADPR замедлило работу часов. Исследователи пришли к выводу, что сигналы cADPR являются частью этой временной системы, которая помогает оптимизировать рост растений.
Кроме того, возникновение экологических стрессов, таких как засуха и засоление, передается внутри растительных клеток с помощью молекулы cADPR. Эти сигналы вызывают клеточные реакции, которые позволяют растению пережить стресс. Таким образом, интеграция этой молекулы в циркадные часы может обеспечить систему для изменения или стабилизации времени биологических событий, чтобы гарантировать, что клетки выживают при изменении окружающей среды.
Доктор Энтони Додд с факультета наук о растениях Кембриджского университета объяснил: «Считается, что биологические часы необходимы для жизни растений, и поэтому важно выяснить, как они работают. В нашем исследовании мы определили новый тип компонента циркадных часов, который меняет концепцию архитектуры циркадных часов.”
Источник: Кембриджский университет