Китайские биологи обнаружили фермент, который играет ключевую роль в механизме покоя семян – способности откладывать прорастание до наступления благоприятных условий. Открытие позволяет понять, как семена «решают», когда им следует расти, и может быть использовано в сельском хозяйстве для контроля всхожести культур и предотвращения потерь урожая.
Исследователи из Аграрно-лесного университета Синьяна в провинции Хэнань установили, что фермент ASP1 работает как молекулярный «редактор». Он снимает с другого белка, AL6, специальную белковую метку SUMO. Этот процесс напрямую влияет на ген DOG1 – главный регулятор периода покоя у модельного растения арабидопсис (Arabidopsis thaliana), на котором проводили эксперименты.
Работает механизм следующим образом: пока белок AL6 помечен SUMO, он стабилен и активно взаимодействует с геном DOG1, поддерживая семя в состоянии покоя. Когда фермент ASP1 удаляет эту метку, белок AL6 быстро разрушается и перестает влиять на ген DOG1. В результате активность гена меняется, и семя получает сигнал к прорастанию.
По словам ученых, им удалось описать полный и обратимый цикл регуляции. Один фермент, SIZ1, присоединяет метку SUMO к белку AL6, усиливая состояние покоя, а другой, ASP1, снимает ее, способствуя «пробуждению» семени. Такая система позволяет растению тонко и быстро реагировать на внешние и внутренние сигналы.
Состояние покоя семян имеет большое экономическое значение. Слишком долгий период покоя приводит к неравномерным всходам, а слишком короткий грозит прорастанием зерна прямо в колосе еще до сбора урожая. Понимание молекулярных основ этого процесса открывает перспективы для создания технологий, которые позволят управлять всхожестью, не меняя генетическую программу растений. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Plant Cell Reports.