В Швейцарии сделали шаг к созданию засухоустойчивых растений

В Швейцарии растение резуховидка Таля встречается в диком виде на полях, лугах и вдоль лесных троп, преимущественно в кантоне Тичино. Heiti Paves / Dreamstime.com

Открытый учёными механизм позволяет растениям ограничивать потерю воды через корни и регулировать поступление из почвы минеральных веществ. В будущем результаты этого исследования помогут при выведении сельскохозяйственных культур, лучше приспособленных к засушливому климату.

Швейцарские биологи выяснили, как растения регулируют образование защитного водоотталкивающего слоя в корнях. При недостатке влаги этот барьер помогает удерживать воду внутри растения и регулировать поступление необходимых ему минеральных веществ. Это открытие может приобрести особое значение для сельского хозяйства в условиях потепления климата и сокращения количества осадков.

Исследование проводилось на растении под названием арабидопсис Таля, или резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). Это небольшое дикорастущее растение не имеет непосредственного сельскохозяйственного применения, но является одним из основных модельных организмов в генетике и молекулярной биологии растений. Оно широко распространено в природе, занимает мало места и быстро проходит полный жизненный цикл. Иными словами, арабидопсис можно назвать растительным аналогом дрозофилы.

Чтобы понять, как растения приспосабливаются к недостатку воды, учёные Женевского и Лозаннского университетов исследовали 284 генетически различающиеся природные линии арабидопсиса из разных регионов мира. Результаты этой работы были опубликованы в мае 2026 года в научном журнале Nature PlantsВнешняя ссылка. В центре внимания ученых находился суберин — сложный водоотталкивающий биополимер, присутствующий в корнях и коре растений и являющийся одним из основных компонентов пробковой ткани.

Также по теме:

В корнях суберин откладывается в стенках клеток эндодермы, внутреннего слоя, окружающего сосуды ксилем, по которым вода и растворённые в ней минеральные вещества поступают из корней к стеблям и листьям. Образованный суберином барьер ограничивает неконтролируемое перемещение воды и растворённых веществ как из почвы в растение, так и в обратном направлении.

«Суберин позволяет растению регулировать водообмен с почвой. При недостатке влаги он помогает удерживать воду внутри растения и одновременно контролирует поступление в него минеральных веществ», — объясняет руководитель исследования, доцент кафедры биологии растений Женевского университета Мари Барберон (Marie Barberon). Учёные установили, что природные линии арабидопсиса из более жарких и засушливых регионов, а также из районов с нестабильным количеством осадков, как правило, образуют в корнях более развитый субериновый барьер. По мнению исследователей, это может быть результатом естественного приспособления к недостатку воды.

Функции суберина в растениях известны давно

Новым результатом исследования стало обнаружение ранее не изученного гена SUBER GENE 1, сокращённо SBG1, который регулирует образование суберинового слоя в корнях. Когда активность этого гена повышается, растение откладывает больше суберина и формирует более развитый защитный барьер. Если работу SBG1 нарушить, суберин образуется менее интенсивно. Ученые также установили, что этот механизм связан с абсцизовой кислотой — растительным гормоном, который регулирует реакцию растения на недостаток воды и другие неблагоприятные условия.

Гены, родственные SBG1, обнаружены и у других видов растений. Следующим этапом должно стать изучение их функций у сельскохозяйственных культур, например у пшеницы и томатов. «Необходимо выяснить, выполняет ли этот ген такую же функцию у растений, имеющих сельскохозяйственное значение. Возможно, нам удастся найти его природные варианты, которые благодаря регулированию образования суберина помогают таким растениям лучше приспосабливаться к неблагоприятным условиям», — говорит Мари Барберон.

Сделанное открытие пока не является готовой сельскохозяйственной технологией. Учёным ещё предстоит выяснить, позволит ли управление этим геном повысить устойчивость сельскохозяйственных культур к засухе, не затрудняя при этом поступление в растения воды и минеральных веществ. Однако это исследование уже указывает на возможный путь выведения растений, приспособленных к более жаркому и сухому климату.

Читайте также:

Перевод с английского. Русскоязычная версия под редакцией НК, ИП, АП.