Как растения научились экономить воду

Крошечные поры на листьях растений, называемые устьицами, оказывают огромное влияние на состояние нашей планеты. Через устьица растения поглощают углекислый газ, который входит в состав углеводов, и выделяют кислород. Но они также теряют воду через открытые поры, которые могут быть опасными для жизни растений в сухих условиях. Поэтому растения разработали сложные способы, которые оптимизируют ширину открытия устьиц в соответствии с условиями окружающей среды. В ответ на изменения в количестве света, углекислого газа и воды они могут открывать или закрывать эти поры. Как развивались сигнальные пути, ответственные за это регулирование?

В настоящее время собираются и анализируются данные по различным видам растений. Это исследование также имеет отношение к сельскому хозяйству. Знание об эволюции этих сигнальных способов может способствовать селекции по выращиванию культур, которые смогут расти с меньшим количеством воды. В конце концов, большая часть питьевой воды, подаваемой на растения через ирригационные системы, теряется через устья. Ввиду изменения климата, сорта растений, которые могут хорошо справляться с засухой, пользуются большим спросом.

История важных генов реконструирована

Команда Вюрцбурга воссоздала эволюционную историю этих важных генов, которые контролируют движение пор листьев в цветковых растениях. Оказалось, что большинство этих генов принадлежат к старым семействам генов, которые встречаются во всех группах растений, включая зеленые водоросли. Эти генные семейства, вероятно, возникли до того, как первые растения заселили землю.

Исследователи также обнаружили, что некоторые специфические гены, которые управляют открытием и закрытием пор листьев в ответ на свет и углекислый газ, вероятно, развились только в семенных или цветковых растениях после того, как они были отделены в эволюции от общего предка с папоротниками.

Специфические сигнальные гены в регулируемых защитных клетках

В своей работе ученые присматриваются к защитным клеткам растений. Эти две клетки окружают каждую пору листа. Когда в защитных ячейках повышается гидравлическое давление, поры открываются. Если давление уменьшается, поры закрываются.

В защитных клетках цветковых растений продукты определенных ключевых сигнальных генов обладают уникальными свойствами или обнаруживаются в гораздо более высоких концентрациях, чем в окружающих клетках листьев. Специфичность этих генов, вероятно, важна для контроля

гидравлического давления в защитных клетках. Сигнальные гены со специфическими ролями в защитных клетках, вероятно, возникли позже в эволюции растений после расхождения мхов от предка, которого они разделяют с цветущими растениями.

Фото: m. polit.ru