Российские биологи выяснили, как сделать картошку урожайнее

Биологи из Российской академии наук выяснили, что урожайность картофеля можно заметно повысить, если заставить растение производить больше ауксина – фитогормона, заставляющего клетки клубней расти, говорится в статье, опубликованной в журнале Plant Cell Reports.

"Ранее наша исследовательская группа впервые в мире создала новую форму картофеля, который отличался дополнительным синтезом одного из классических фитогормонов – ауксина. Как и предполагалось, полученные трансформанты в модельных опытах проявили полезные свойства: скороспелость и повышенную продуктивность", – рассказал Георгий Романов из Института физиологии растений РАН в Москве.

Жизнью растений, как и всех животных, управляют особые вещества-гормоны, которые, попадая в различные клетки и ткани, "подсказывают" им, когда нужно расти или начать цвести, давать плоды и исполнять другие важные функции. Ученые давно пытаются найти такие гормоны и связанные с ними гены, чтобы научиться ускорять рост растений или приспосабливать их под климат пустыни или Арктики.

В прошлом году ученые из Института физиологии растений и Института биоорганической химии РАН создали первый сорт генно-модифицированной картошки, клетки клубня которой выделяли ауксин. Ген, отвечающий за сборку молекул этого гормона роста, ученые выделили из ДНК экзотических бактерий, вызывающих рак у растений.

В своей новой работе Романов и его коллеги изучили то, как поменялась работа клеток этого сорта картофеля, и проверили, действительно ли повысилась урожайность. Для этого ученые детально сравнили концентрации гормонов в клетках обычной и трансгенной картошки и проследили за тем, как их культуры реагируют на появление в пробирке больших количеств ауксина и его антипода – цитокинина, гормона деления клеток.

Как оказалось, различался не только уровень этих двух гормонов в клетках картошки, но и то, как они реагировали на появление их молекул. При этом реакция на другие гормоны у ГМО-продукции не поменялась.

Это подтвердило, что урожайность повысило именно добавление гена ауксина, а не какие-то случайные изменения в работе других фитогормонов и генов. Кроме того, Романов и его коллеги открыли и некоторые неожиданные вещи, связанные с тем, как ауксин и цитокинин влияют друг на друга.

"Мы выяснили, что цитокинины повышают чувствительность клеток к ауксину, а ауксины, как оказалось, наоборот, подавляют действие цитокининов. При этом сила и даже направленность ответных реакций растений на воздействие фитогормонов зависят от содержания сахарозы в среде. Эти находки позволили предложить новую схему взаимодействия гормонов при участии углеводов в процессах регуляции клубнеобразования картофеля", – пояснил Романов.

Ученые надеются, что этот сорт картошки и дальнейшее изучение того, как ауксин и цитокинин управляют ростом клеток растений, поможет получить новые сорта картофеля и других сельскохозяйственных культур, растущих необычайно быстро или способных выдерживать самые тяжелые погодные условия.