Некаторыя расліны могуць выжыць месяцамі без вады, каб зноў стаць зялёнымі пасля кароткага ліўня. Нядаўняе даследаванне ўніверсітэтаў Бона і Мічыгана паказвае, што гэта не з-за «цуда-гена». Хутчэй гэтая здольнасць з'яўляецца следствам цэлай сеткі генаў, амаль усе з якіх прысутнічаюць і ў больш уразлівых гатунках. Вынікі ўжо з'явіліся ў інтэрнэце Часопіс раслін.
У сваім даследаванні даследчыкі ўважліва вывучылі від, які доўгі час вывучаўся ў Бонскім універсітэце, — уваскрашальную расліну Craterostigma plantagineum. Сваю назву ён носіць цалкам справядліва: падчас засухі можна падумаць, што ён мёртвы. Але нават пасля некалькіх месяцаў засухі дастаткова трохі вады, каб ажывіць яго. «У нашым інстытуце мы шмат гадоў вывучаем, як расліна робіць гэта», - тлумачыць прафесар, доктар Даратэя Бартэльс з Інстытута малекулярнай фізіялогіі і біятэхналогіі раслін (IMBIO) Бонскага ўніверсітэта.
Яе інтарэсы ўключаюць Гены якія адказваюць за засухаўстойлівасць. Станавілася ўсё больш відавочным, што гэтая здольнасць не з'яўляецца вынікам аднаго «цуда-гена». Замест гэтага задзейнічана вельмі шмат генаў, большасць з якіх таксама сустракаецца ў відаў, якія не так добра спраўляюцца з засухай.
Расліна мае па восем копій кожнай храмасомы
У цяперашнім даследаванні каманда Бартэла разам з даследчыкамі з Мічыганскага ўніверсітэта (ЗША) прааналізавала поўны геном Craterostigma plantagineum. І гэта пабудавана даволі складана: у той час як у большасці жывёл ёсць дзве копіі кожнай храмасомы - адна ад маці, адна ад бацькі - у Craterostigma іх восем. Такі «васьміразовы» геном яшчэ называюць октоплоидным. Мы, людзі, наадварот, дыплоідныя.
«Такое памнажэнне генетычнай інфармацыі можна назіраць у многіх раслін якія развіліся пад экстрэмальныя ўмовы», - кажа Бартэльс. Але чаму так? Магчымая прычына: калі ген прысутнічае ў васьмі копіях замест дзвюх, яго ў прынцыпе можна прачытаць у чатыры разы хутчэй. Такім чынам, октаплоідны геном можа дазволіць вырабляць вялікую колькасць неабходнага бялку вельмі хутка. Гэтая здольнасць таксама здаецца важнай для развіцця засухаўстойлівасць.
У Craterostigma некаторыя гены, звязаныя з большай устойлівасцю да засухі, яшчэ больш рэплікуюцца. Сюды ўваходзяць так званыя ELIP — абрэвіятура расшыфроўваецца як «раннія індуцыраваныя святлом бялкі», паколькі яны хутка ўключаюцца пад уздзеяннем святла і абараняюць ад акісляльнага стрэсу. Яны сустракаюцца ў вялікай колькасці ва ўсіх засухаўстойлівых відах.
«Кратэрастыгма мае каля 200 генаў ELIP, якія амаль ідэнтычныя і размешчаны ў вялікіх кластарах па дзесяць-дваццаць копій у розных храмасомах», — тлумачыць Бартэльс. Такім чынам, засухаўстойлівыя расліны, верагодна, могуць абапірацца на шырокую сетку генаў, якія яны могуць хутка рэгуляваць уверх у выпадку засухі.
Віды, адчувальныя да засухі, звычайна маюць аднолькавыя гены, хоць і меншую колькасць копій. Гэта таксама нядзіўна: насенне і пылок большасці раслін часта яшчэ могуць прарасці пасля працяглых перыядаў без вады. Такім чынам, у іх таксама ёсць генетычная праграма абароны ад засухі. «Аднак гэтая праграма звычайна адключаецца пры прарастанні і не можа быць зноў актывавана пасля гэтага», - тлумачыць батанік. «Наадварот, у аднаўленчых раслінах ён застаецца актыўным».
Большасць відаў "можа" пераносіць засуху
Такім чынам, засухаўстойлівасць - гэта тое, што «можа зрабіць» пераважная большасць раслін. Верагодна, гены, якія даюць гэтую здольнасць, з'явіліся вельмі рана ў ходзе эвалюцыі. Аднак гэтыя сеткі больш эфектыўныя ў засухаўстойлівых відаў і, акрамя таго, не актыўныя толькі на пэўных этапах жыццёвага цыкла.
Тым не менш, не кожная клетка Craterostigma plantagineum мае аднолькавую «праграму засухі». Гэта паказалі даследчыкі з Універсітэта Дзюсельдорфа, якія таксама ўдзельнічалі ў даследаванні. Напрыклад, розныя гены сеткі засухі актыўныя ў каранях падчас высыхання, чым у лісці. Гэтая знаходка не з'яўляецца нечаканай: лісце, напрыклад, павінны абараняцца ад шкоднага ўздзеяння сонца. Дапамагаюць ім у гэтым ЭЛИПы, напрыклад. Пры дастатковай вільготнасці расліна ўтварае фотасінтэтычныя пігменты, якія хаця б часткова паглынаюць радыяцыю. Гэтая натуральная абарона ў асноўным не працуе падчас засухі. Карані, наадварот, не павінны турбавацца аб сонечных апёках.
Даследаванне паляпшае разуменне таго, чаму некаторыя выгляд так мала пакутуюць ад засухі. Такім чынам, у доўгатэрміновай перспектыве гэта можа спрыяць развядзенню такіх культур, як пшаніца або кукуруза, якія лепш спраўляюцца з засуха. У часы змены клімату яны, верагодна, будуць карыстацца большым попытам, чым калі-небудзь у будучыні.