Суперген LGF1 поможет одолеть засуху и наводнения

Теперь растениям не страшны ни засуха, ни наводнения — благодаря недавно открытому гену.

Международное сотрудничество исследователей из Копенгагенского университета, Университета Нагоя и Университета Западной Австралии совершило прорыв в биологии растений. С 2014 года научные сотрудники работали над определением условий, повышающих устойчивость сельхозрастений к наводнениям. В результате удалось открыть ген, который контролирует поверхностные свойства риса, делая листья данной культуры водоотталкивающими.

Ген под названием LGF1 контролирует наноструктуру листовых поверхностей. Во время наводнений ген обеспечивает выживание растений риса, погруженных в воду, благодаря тому, что восковые наноструктуры сохраняют тонкую газовую пленку листа. Газовая пленка облегчает газообмен с паводковыми водами, поэтому в дневное время культура может применять углекислый газ, чтобы подпитывать подводный фотосинтез, а кислород добывать ночью.

LGF1 также обеспечивает устойчивость к засухе, посредством того, что крошечные кристаллы воска уменьшают испарение с поверхности листа, сохраняя воду в тканях.

Супергидрофобные поверхности удерживают тонкую газовую пленку под водой. С помощью газовой пленки устьица функционируют также и под водой. Устьицы регулируют поглощение углекислого газа (CO2) для фотосинтеза в течение дня, а также поглощение кислорода (O2) в ночное время, что позволяет осуществлять аэробное дыхание. Без защитного слоя газовой пленки вода блокирует устьица, в результате чего газообмен с окружающей средой снижается, и растения тонут.

Исследования проводились как в лабораторных условиях, так и в полевых.

«Мы оценили важность листовых газовых пленок во время погружения растений риса под воду, и в некоторых ситуациях рис растет одинаково хорошо, как под водой, так и над водой. И это только благодаря тому, что рис обладает геном LGF1. Однако свойства супергидрофобности листьев риса, в которых присутствует LGF1, теряются после нескольких дней погружения, растения начинают тонуть, когда листья становятся мокрыми. Таким образом, наше исследование теперь сосредоточено на сверхэкспрессии данного гена. Сверхэкспрессия должна покрывать листья большим количеством кристаллов воска, и таким образом усиливая, продлевая защиту растений от наводнений. Тот факт, что все это контролируется только одним геном, делает задачу намного более реалистичной», — отметил профессор из Университета Копенгагена Оле Педерсен.