Биология

Раскрыт секрет регуляции фотосинтеза

Ed Reschke/Getty Images

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде установили гены, ответственные за контроль особенностей роста и развития растительной клетки, в частности за активацию аппарата фотосинтеза. Исследование было опубликовано на страницах Nature Communications.

Ядро растительной клетки, как и любой другой эукариотической, хранит генетическую информацию. Что его отличает, так это белки-фитохромы — фоторецепторы, которые дирижируют физиологией растительной клетки. В общем случае фотосинтез — процесс, в результате которого энергия солнечного света конвертируется в глюкозу и молекулярный кислород, — начинается с того, что фитохромы поглощают кванты света. Затем ядро посылает команду органоиду пластиде, чтобы та синтезировала пигмент хлорофилл, экспонировала его на внутренней мембране и превратилась в полноценный хлоропласт. Так клетка становится зеленой и взрослой.

«До сих пор мы не могли понять, как ядро посылало пластидам команду активировать гены фотосинтеза и позеленеть», — рассказал ведущий автор статьи Мэн Чэнь.

С целью разобраться в вопросе исследовательская команда начала поиски регулятора среди генов, отвечающих как за цвет, так и за высоту растения. Ученые взяли небольшие растения резуховидки Arabidopsis и внесли в их геном ряд различных мутаций так, что те не могли формировать хлоропласты даже под действием света. Среди этих мутантов-альбиносов исследователи отобрали самых высоких и сравнили их последовательность ДНК с исходной — до мутаций. Это позволило обнаружить два гена — в ядре и хлоропласте, — которые несут ответственность как за регуляцию роста, так и за синтез аппарата фотосинтеза. Эти компоненты сигнального пути совместно активируют синтез белков хлоропласта.

Понимание механизма процесса регуляции развития растительной клетки позволит повысить выходы урожая и приспособить растения к меняющимся климатическим условиям. Кроме того, работа может сыграть решающую роль в исследованиях регуляции работы митохондрии — клеточного органоида, общего для всех царств эукариотических клеток, синтезирующего энергию для клеточных процессов и поражаемого многими формами рака.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.