В условиях меняющегося климата управление потреблением воды сельскохозяйственными культурами во время засухи с помощью химии будет играть большую роль.

Манипулирование белковыми взаимодействиями с помощью химических соединений — это новый метод в биологии. Он позволяет влиять на процессы в организме. В биологии растений эти методы помогают создавать более выносливые и питательные культуры.

Команда учёных под руководством Аями Накагавы и Кейко Тории синтезировала стомидазолон. Это химическое соединение, которое замедляет процесс формирования устьиц в растениях.

Устьица — это микроскопические поры на поверхности листьев растений. Они нужны для фотосинтеза и транспирации. При фотосинтезе световая энергия превращается в глюкозу и кислород, а при транспирации листья теряют водяной пар. Это помогает переносить питательные вещества и регулировать температуру растения.

Исследователи из группы Тории проанализировали множество малых молекул, чтобы найти новые факторы, которые влияют на развитие стомы. Они обнаружили вещество под названием стомидазолон. Оно не влияет на рост растений, но уменьшает количество стом. Его можно использовать, просто обработав растение.

По словам Накагавы, этот препарат помогает растениям сохранять влагу в сухой среде, так как уменьшает потерю воды через транспирацию. При этом он не мешает росту.

Белки с основной спиралью-петлёй-спиралью регулируют развитие стоматов. У растений белок MUTE вместе с белком SCREAM образуют стоматы. Исследователи обнаружили, что Stomidazolone работает благодаря связыванию с ACT-подобным доменом MUTE. Это не даёт ему соединяться с белком SCREAM.

Группа создала белки MUTE, которые более устойчивы к стомидазолону, но при этом сохранили свои функции. Когда эти модифицированные белки протестировали на растениях, они продолжили образовывать устьица (стомы) даже в присутствии стомидазолона. Это показало, что с помощью химических вмешательств можно контролировать развитие растений.

Это исследование — большой шаг вперёд в использовании химических соединений для воздействия на определённые белки и регулирования биологических функций.

Доктор Тории:

Расширяя химические инструменты для управления развитием растений, мы лучше понимаем их рост и открываем новые возможности в сельском хозяйстве. Надеюсь, что исследования помогут создать культуры, которые будут расти в сложных условиях и при засухе.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.