Кирилл Стасевич

Многим растениям часто приходиться выдерживать засуху, и было бы странно, если бы на такой случай у них не было каких-то защитных механизмов. Это значит, что, когда приходит засуха, в клетках растений включаются специальные гены, которые как-то так организуют обмен веществ, чтобы растение смогло пережить трудное время и не засохнуть.

Для защиты от засухи растения используют уксусную кислоту. (Фото: prudkov / Depositphotos.)

Как же включаются засухоустойчивые гены? Как известно, один из самых эффективных и самых распространенных способов регуляции генетической активности связан с упаковкой ДНК. Особые белки гистоны, с которыми ДНК связана в клетке, могут так плотно ее упаковать, что до генов будет не добраться. Либо же, наоборот, гистоны могут удерживать ДНК относительно свободно, так что с нее можно беспрепятственно считывать генетическую информацию. Активность тех или иных генов во многом зависит от того, как сидят гистоны на том или ином куске ДНК.

Экспериментальную засуху смогли пережить только те растения, которых подкармливали уксусом. (Фото: RIKEN.)

А поведение уже самих гистонов зависит от химических модификаций на их молекулах. Модификации выполняет целая бригада ферментов: одни из них навешивают на гистоны определенные химические группы, другие, наоборот снимают. Исследователи из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) обнаружили, что у растений арабидопсиса (Arabidopsis thaliana – обычная модель в молекулярно-биологических экспериментах) при недостатке влаги начинает активно работать ген HDA6.

Этот ген как раз кодирует гистоновую деацетилазу – один из ферментов, которые управляют модификациями на белках-гистонах. После обработки ферментом гистоны иначе взаимодействуют с ДНК, так что в результате в растениях активируется специфические биохимические реакции: глюкоза начинает активно превращаться в уксусную кислоту. А уксусная кислота, в свою очередь, стимулирует работу гормонов жасмонатов, которые играют большую роль в самых разных стрессовых ситуациях. То есть получается такая цепочка: недостаток влаги активирует ферменты, управляющие активностью генов, которые отвечают за производство уксусной кислоты; в результате уксуса в растении становится больше, и тут в дело вступают антистрессовые гормоны, для которых именно уксусная кислота служит хорошим стимулятором.

В статье в Nature Plants говорится, что чем выше был в растении уровень уксусной кислоты, тем лучше растение справлялось с засухой. Мутантные растения с испорченными генами, отвечающими за производство уксуса, довольно быстро погибали, тогда как мутанты, у которых уксуса появлялось даже больше, чем обычно, засуху выдерживали спокойно. Более того, оказалось, что даже если просто «подкармливать» растение уксусом, оно с большей вероятностью переживет нехватку воды.

Другие органические кислоты, и даже просто вода от засыхания не спасали (на всякий случай уточним, что воду в данном случае давали не в тех количествах, в которых обычно дают воду во время полива, а в тех количествах, в которых растениям давали уксус, молочную кислоту, цитрусовую и пр.)

Также стоит отметить, что уксусный способ борьбы с засухой не есть особенность одного лишь арабидопсиса – похожие результаты получились и с рисом, пшеницей и кукурузой. Здесь можно подумать о том, чтобы получить трансгенные сорта культурных растений, в которых в ответ на засуху будет появляться много уксуса, однако те страны, которым трансгенные сорта не по карману, могут спасать свои поля от засухи обычной уксусной кислотой – правда, здесь все равно еще нужно понять, как лучше всего делать такую уксусную подкормку в полевых условиях и с разными растениями.

Источник