В Калифорнийском университете обнаружили молекулу-термометр у растений

Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде значительно продвинулись в гонке за контролем реакции растений на температуру на быстро нагревающейся планете. Ключом к этому прорыву является микроРНК, молекула, которая почти в 200 000 раз меньше толщины человеческого волоса.

При умеренном повышении температуры растения вырастают выше, чтобы отдалится от горячей земли и получать более свежий воздух. Важное исследование демонстрирует, что микроРНК необходимы для этого роста. Исследование также определяет, какие молекулы миРНК — из более чем 100 возможных — являются основными.

Мы обнаружили, что без миРНК растения не будут расти, даже если мы повысим температуру, даже в присутствии добавленных гормонов роста,

сказал профессор ботаники UCR и соавтор исследования Мэн Чен.

РНК — это нуклеиновая кислота, присутствующая во всех живых клетках, и ее роль заключается в том, чтобы действовать как мессенджер, несущий инструкции от клеточной ДНК для создания различных белков. МикроРНК также необходима для здорового развития биологических клеток. Он создан для связывания с определенной РНК-мишенью и предотвращения создания этой мишенью того, для чего она предназначена.

МикроРНК ингибирует производство своей РНК-мишени, вызывая расщепление своей мишени или ингибируя трансляцию своей РНК-мишени в другой белок,

сказал профессор ботаники UCR и соавтор исследования Сюемей Чен.

Лаборатория Сюэмей Чена в UCR помогла обнаружить микроРНК в растениях. Лаборатория Мэн Чена ранее идентифицировала компоненты, участвующие в ранних стадиях температурной чувствительности растений. Две группы ученых объединили усилия, чтобы выяснить, играет ли миРНК, столь важная для других форм жизни, роль в температурных реакциях растений.

Для этого теста ученые смотрели только на небольшое повышение температуры с 21 до 27 градусов по Цельсию. Исследователи хотели изучить восприятие температуры, не повышая ее до уровня, который убил бы растения. Исследователи взяли арабидопсис, маленькое цветущее растение, родственное горчице и капусте, и изучили мутантные формы с очень низким уровнем микроРНК. Без микроРНК мутантный арабидопсис не мог реагировать на изменение температуры, развиваясь должным образом.

Затем они провели генетический эксперимент. Этот эксперимент сработал «идеально», и он выявил ген, ответственный за восстановление уровня миРНК, а также способность растения чувствовать тепло.

Затем команда столкнулась с проблемой поиска точной микроРНК, участвующей в температурной реакции. Arabidopsis производит 140 молекул микроРНК. Ученые предполагали, что уровни ответственных молекул будут увеличиваться по мере повышения температуры, но этого не произошло.

Напоминая, что микроРНК связывается с молекулами РНК-мишенями и отключает их, команда вместо этого изучила уровни молекул РНК-мишеней, которые были разными в исходном мутантном растении арабидопсиса и во втором мутантном растении, которое они создали. Было установлено, что мишени 14 микроРНК изменились, и наряду с мишенями ученые также обнаружили микроРНК.

Определив правильные молекулы миРНК, команда, наконец, составила исчерпывающую картину температурной реакции. Он состоит из двух основных частей: молекул, которые чувствуют температуру, и ауксина, гормона, который позволяет реагировать на то, что было обнаружено, стимулируя рост растений.

Между датчиком и ответчиком находится миРНК. Без нее растения могут ощущать тепло, но не могут реагировать на него ростом. Это привратник, который может отключить или позволить растениям справляться с изменениями температуры окружающей среды,

сказал Мэн Чен. 

В ходе своих экспериментов команда обнаружила, что микроРНК также необходима для реакции растений на тень, отраженную от соседних растений.

Наше открытие соединило точки между тремя элементами, обнаруженными во всех растениях, которые являются ключевыми для реакции растений на окружающую среду. Это включает в себя датчики, которые отслеживают изменения температуры и освещения, гормоны, которые стимулируют рост растений, и микроРНК, которые контролируют развитие растений,

сказал Мэн Чен.

Исследователи надеются, что их выводы могут быть использованы для повышения урожайности сельскохозяйственных культур по мере изменения климата.