Механизм памяти позволяет растениям адаптироваться к тепловому стрессу
Исследователи из Института науки и технологий Нара обнаружили, что растения адаптируются к тепловому стрессу с помощью механизма эпигенетической памяти.
Японские ученые обнаружили, что растения могут приобретать теплостойкость, чтобы лучше адаптироваться тепловому стрессу в будущем, благодаря особому механизму памяти. Работа опубликована в Nature Communications, в ней исследователи из Института науки и технологий Нара показали, что семейство белков, контролирующих небольшие гены теплового шока, позволяет растениям «запоминать», как бороться с тепловым стрессом.
Изменение климата, особенно глобальное потепление, представляет собой растущую угрозу для сельского хозяйства во всем мире. Поскольку растения не могут двигаться, чтобы избежать неблагоприятных условий, таких как потенциально смертельные высокие температуры, они должны быть в состоянии эффективно справляться с такими факторами, как тепловой стресс, чтобы выжить. Поэтому повышение термостойкости сельскохозяйственных культур является важной задачей в сельском хозяйстве.
«Тепловой стресс часто повторяется и меняется», — говорит ведущий автор исследования Нобутоши Ямагути. «После того, как растения подверглись умеренному тепловому стрессу, они становятся толерантными и могут адаптироваться к дальнейшему повышению температуры. Это называется «памятью теплового стресса» и, как сообщается, коррелирует с эпигенетическими модификациями».
Эпигенетические модификации — это наследуемые изменения в способе экспрессии генов, которые не связаны с изменениями лежащих в основе последовательностей ДНК.
«Мы хотели узнать, как растения сохраняют память об изменениях в окружающей среды», — объясняет Тоширо Ито, старший автор. «Мы исследовали роль белков JUMONJI (JMJ) в приобретении термостойкости в ответ на повторяющуюся жару в течение нескольких дней».
Так же, читайте: Пастбищные смеси трав повышают стабильность урожайности во время засухи
Белки JUMONJI представляют собой гистоновые деметилазы. Деметилазы — это ферменты, которые удаляют метильные группы из таких молекул, как белки, особенно гистоны, которые обеспечивают структурную поддержку хромосом. Команда обнаружила, что растения способны поддерживать тепловую память из-за пониженного H3K27me3 (триметилирование гистона H3 лизина 27) на небольших генах теплового шока.
«Мы обнаружили, что эти белки необходимы для акклиматизации Arabidopsis thaliana к теплу. Эти результаты, наряду с будущими исследованиями, еще больше прояснят механизмы памяти и адаптации растений», — говорит Ямагути.
Это исследование будет иметь отношение к генетическим исследованиям в ряде областей, включая биологию, биохимию, экологию, а также экологические и сельскохозяйственные науки, и применимо к изучению животных, а также растений. Понимание механизма эпигенетической памяти, выявленного в этом исследовании, поможет в работе с термостойкостью, чтобы поддерживать запасы пищи в естественных условиях.
Источник: Институт науки и технологий Нара
