Исследователи определили белок FIMBRIN2, который играет ключевую роль в механизме реакции растений на засуху. Он помогает замыкать устьица – микроскопические поры на листьях, – чтобы сократить испарение влаги. Открытие, опубликованное в журнале Plant Direct, может лечь в основу селекции более устойчивых к засухе сельскохозяйственных культур.
Когда растение сталкивается с нехваткой влаги, оно вырабатывает гормон абсцизовую кислоту (АБК). Этот гормон служит сигналом для замыкающих клеток, которые окружают каждую пору устьица. Белок FIMBRIN2 работает именно в этих клетках, заставляя их перестраивать свой внутренний цитоскелет из актиновых волокон. Эта перестройка физически изменяет форму клеток, и пора закрывается.
Чтобы доказать роль белка, ученые работали с растениями арабидопсиса, у которых ген FIM2 был отключен. В условиях нехватки воды такие растения увядали и погибали значительно чаще контрольной группы. Эксперименты показали, что их листья теряли влагу гораздо быстрее. Это подтвердили и данные тепловизионных камер: листья мутантных растений были холоднее, что указывает на интенсивное испарение.
Микроскопия позволила увидеть клеточный механизм. Под действием гормона АБК актиновые волокна в клетках здоровых растений перестраивались из радиальных пучков в продольные, что соответствует закрытому состоянию устьиц. В клетках растений без FIMBRIN2 этот процесс нарушался: волокна не могли сформировать нужную структуру и оставались в промежуточном, хаотичном состоянии.
Исследование также выявило, что FIMBRIN2 ускоряет обменные процессы в цитоскелете, позволяя клеткам быстро реагировать на стрессовый сигнал. Кроме того, его работа оказалась связана с выработкой перекиси водорода – еще одного важного участника сигнальной цепи. Это указывает на существование сложного механизма обратной связи, который усиливает защитную реакцию растения.
Результаты работы объясняют, как химический сигнал гормона преобразуется в физическое действие на клеточном уровне. Понимание этих тонкостей открывает новые подходы к выведению сортов, способных экономнее расходовать воду – это становится всё более важным для глобальной продовольственной безопасности на фоне изменения климата.