Без цього рослини не можуть реагувати на температуру

Вчені Каліфорнійського університету в Ріверсайді значно просунулися в боротьбі за реакцію рослин на температуру на планеті, що швидко нагрівається. Ключем до цього прориву є мікроРНК, молекула майже в 200,000 XNUMX разів менша за ширину людської волосини.

При помірному підвищенні температури рослини ростуть вище, щоб уникнути більш гарячої землі та отримати свіже повітря. Знакове дослідження, опубліковане в журналі Природа зв'язку демонструє, що мікроРНК або мікроРНК необхідні для цього росту. Дослідження також визначає, яка мікроРНК молекули— із понад 100 можливостей — найважливіші.

«Ми виявили, що без мікроРНК рослини не будуть рости, навіть якщо ми підвищимо температуру, навіть за наявності доданих гормонів росту», — сказав професор ботаніки UCR та співавтор дослідження Мен Чен.

РНК - це нуклеїнова кислота, присутня у всіх живі клітини, і його роль полягає в тому, щоб діяти як месенджер, який переносить інструкції з ДНК клітини для створення різноманітних білків. МікроРНК також необхідна для здорового розвитку біологічних клітин. Він створений для зв’язування з певною мішенню РНК і запобігання створенню цією мішенню того, для чого вона була розроблена.

«MiRNA пригнічує виробництво своєї цільової РНК, індукуючи розщеплення її мішені або перешкоджаючи її трансляції цільової РНК в інший білок», — сказав професор ботаніки UCR і співавтор дослідження Сюемей Чен.

Лабораторія Xuemei Chen в UCR допомогла відкрити мікроРНК у рослинах. Раніше лабораторія Менг Чена визначила компоненти, задіяні на ранніх стадіях температурної чутливості рослин. Дві групи вчених об'єднали зусилля, щоб дізнатися, чи є мікроРНК, яка є настільки важливою в ін форми життя, також відіграє роль у температурних реакціях рослин.

Для цього тесту вчені розглядали лише помірне підвищення температури від 21 до 27 градусів Цельсія. Для довідки, кімнатна температура в середньому становить близько 20 C. «Ми не дивилися на реакції на стрес. Ми хотіли вивчити вимірювання температури, не підвищуючи її до рівня, який міг би вбити рослини», – сказав Мен Чен.

Дослідники взяли Arabidopsis, невелику квіткову рослину, споріднену гірчиці та капусті, і вивчили мутантні форми з дуже низьким рівнем мікроРНК. Без мікроРНК мутантний арабідопсис не міг би реагувати на зміну температури ростом, як мав би це робити.

Потім вони провели генетичний експеримент. «Ми запитали, чи можемо ми зробити додаткові мутації на мутантному Arabidopsis, дефіцитні у створенні мікроРНК, і відновити їх здатність відчувати температуру», — сказав Сюемей Чен. За її словами, другий експеримент спрацював «ідеально», і він виявив ген, відповідальний за відновлення рівня мікроРНК, а також за здатність рослини відчувати тепло.

Потім команда зіткнулася з проблемою пошуку точної мікроРНК, яка бере участь у температурній реакції. Arabidopsis виробляє 140 молекул мікроРНК. Вчені припускали, що рівні відповідальних молекул зростуть разом із температурою, але цього не сталося.

Нагадуючи, що мікроРНК зв’язується з цільовими молекулами РНК і закриває їх, команда натомість розглянула рівні цільових молекул РНК, які були різними в оригінальній мутантній рослині Arabidopsis та у другій мутантній рослині, яку вони створили.

«Дивлячись на це, ми виявили, що мішені 14 мікроРНК змінилися, і поряд з цілями ми також виявили мікроРНК», — сказав Сюемей Чен.

Визначивши правильні молекули мікроРНК, команда нарешті склала повну картину температурної реакції. Він включає дві основні частини: молекули, які сприймають температуру, і ауксин, гормон, який дозволяє реагувати на те, що відчувається, сприяючи росту рослин.

«Між датчиком і відповідачем знаходиться мікроРНК. Без нього рослини відчувають тепло, але не можуть реагувати на нього ростом. Це воротар, який може вимкнути або дозволити рослинам справлятися зі змінами температури навколишнього середовища», — сказав Мен Чен.

Під час своїх експериментів команда виявила, що мікроРНК також необхідна для реакції рослин на відбиту тінь від сусідніх рослин.

«Наше відкриття з’єднало крапки між трьома елементами, які є ключовими для всіх рослин відповіді рослин до свого середовища», – сказав Мен Чен. «Це включає датчики, які відстежують зміни температури та освітленості, гормони, що стимулюють ріст рослин, і мікроРНК, яка контролює розвиток рослин».

Дослідники сподіваються, що їхні висновки можна буде використати для збільшення врожайності в міру зміни клімату.

«Потенціал полягає в тому, що ми використовуємо це для маніпулювання реакцією рослин на місцеві температура і умови освітлення та контролювати їх ріст у різноманітних середовищах», – сказав Мен Чен.