Съвременните климатични промени поставят пред изпитание всички живи организми. Внезапни застудявания, неочаквани снеговалежи и резки температурни колебания могат да имат драматични последици върху екосистемите. Докато животните разполагат с възможности да се приютяват, да мигрират или да генерират телесна топлина, растенията са приковани към земята и разчитат на вътрешни механизми, за да оцелеят.

Учени от университета в Умео, ръководени от Варвара Дикая, разкриват, че ключов фактор в зимната устойчивост на растенията е специален протеин, който регулира реакцията им към ниски температури. Изследването им разкрива сложен биологичен механизъм, който може да има огромно значение за селското стопанство и устойчивото земеделие.

Как растенията се адаптират към студа?

За да устоят на суровите зимни условия, растенията използват сложна мрежа от адаптивни процеси. Учените отдавна знаят, че молекули като аминокиселини и захари играят роля в защитата от замръзване, но много аспекти на тази реакция остават неясни.

Едно от последните открития в тази област е свързано с процеса на сплайсинг на РНК – механизъм, който контролира кои протеини ще се произведат в растителните клетки. Сплайсингът на РНК действа като редактор на генетичната информация, гарантирайки, че само необходимите секции от генетичния код се използват за синтез на протеини.

PORCUPINE – протеинът, който помага на растенията да оцелеят

Изследването на Дикая разкрива, че ключовата роля в този процес играе протеинът PORCUPINE. Този протеин е бил идентифициран при експерименти, които показват, че растения с мутация в съответния ген стават изключително чувствителни към студ. Характерната форма на върховете на издънките на тези растения наподобява бодли, което вдъхновява наименованието на протеина.

При нормални температури растенията с мутация в PORCUPINE изглеждат като всички останали. Но дори при леко понижение на температурата до 16°C те започват да показват признаци на стрес – образуват по-къси корени и много по-малки листни розетки. Изследователите установяват, че при студени условия растенията увеличават продукцията на PORCUPINE, за да компенсират неблагоприятните въздействия.

Сплайсингът на РНК – критична точка в оцеляването на растенията

Ролята на PORCUPINE не се ограничава само до пасивен отговор на студа. Той участва активно в работата на сплайсозомата – сложна молекулярна машина, която обработва РНК преди синтеза на протеини. Чрез този механизъм PORCUPINE оказва влияние върху множество генетични пътища, включително тези, които регулират растежа и устойчивостта на растенията при ниски температури.

Този биологичен процес е от съществено значение, тъй като без правилен сплайсинг на РНК, растенията не могат да произведат необходимите протеини, които им помагат да преживеят суровите зими. Откритията на Дикая и нейния екип разкриват колко сложни и взаимосвързани са механизмите, които определят способността на растенията да устояват на студен климат.

Значение на изследването за бъдещето

Климатичните промени представляват сериозно предизвикателство за земеделието, което изисква нови решения за подобряване на устойчивостта на културите. Разбирането на механизмите, които позволяват на растенията да оцелеят при ниски температури, може да помогне за разработването на по-устойчиви сортове, способни да се справят с екстремни климатични условия.

Изследвания като това на Дикая са критично важни за бъдещето на селското стопанство и продоволствената сигурност. Разкриването на молекулярните механизми, които регулират адаптацията на растенията, може да доведе до нови технологии за създаване на култури, които ще могат да издържат на предизвикателствата на променящата се околна среда.

източник: meteobalkans.com