Световые рецепторы растений служат заодно и термометрами

Чувствительные к свету рецепторы растений регулируют их рост — но они же чувствительны и к температуре, позволяя точнее реагировать на изменения внешней среды.

Глобальное потепление меняет растительный покров планеты, а с ним и жизнь всей биосферы, и человеческой цивилизации. Меняется и цикл роста сельскохозяйственных растений, смещаются обычные периоды их прорастания, цветения и созревания. Большую роль в этих переменах может играть фоторецептор фитохром B (phyB). Чувствительный к красному и инфракрасному свету белок участвует в регуляции процессов роста практически всех растений.

Известно, что он существует в двух конфигурациях: под действием излучения молекулы phyB переходят в состояние «включено» и собираются в клеточном ядре, образуя большие белковые комплексы («фототела», photobodies). Такие комплексы подавляют работу определенных генов, и на свету рост растения замедляется. Если же оно оказалось в тени, то фототела распадаются на отдельные белки phyB, и в таком «выключенном» состоянии они позволяют растению расти, поднимаясь на высоту, где света уже достаточно.

Логично предположить, что и температура влияет на фитохром аналогичным образом: если она достаточно высока, он должен переходить в состояние «включено», обеспечивая рост. Однако эксперименты, проведенные Мэном Чэнем (Meng Chen) и его коллегами из Калифорнийского университета в Риверсайде, принесли совершенно неожиданные результаты. О них ученые сообщают в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Авторы рассмотрели поведение фитохрома в клетках листьев и стеблей резуховидки Таля при разных освещении и температуре. Обнаружилось, что повышение температуры не заставляет все фототела быстро распасться, как это происходит на ярком свету. Вместо этого они исчезают постепенно, с каждым этапом роста температуры, так что ученые заключают, что комплексы фототел не одинаковы. Они чувствительны к разному диапазону температур, позволяя растению точнее подстраиваться под текущие условия среды.

«Фототела — это большие, динамичные белковые комплексы. Наши результаты показывают, что они могут иметь различный состав, — говорит Мэн Чэнь. — Думаю, эти различия и позволяют фототелам по-разному реагировать на температуру». Возможно, в будущем в них удастся разобраться полнее и использовать эти механизмы для того, чтобы нужные растения смогли процветать и в наступающую теплую эпоху.