Изменения климата всё более заметно отражаются на аграрном секторе: засухи становятся регулярными, а высокая температура держится дольше, ставя под угрозу привычные для нас культуры. Специалисты Сибирского федерального университета, в сотрудничестве с коллегами из Новосибирска, провели исследование, сосредоточившись на внутренних механизмах, позволяющих картофелю и томату справляться с такими экстремальными условиями. Эти знания могут стать основой для селекции новых, более устойчивых сортов.
Генетические механизмы адаптации
В центре научного интереса оказалась работа генов растений в условиях, когда сталкиваются дефицит влаги и высокая температура. Прогнозы климатологов указывают на возможность повышения средней температуры на планете на 1–7 градусов к концу XXI века, что ставит под сомнение будущую урожайность. В связи с этим разработка устойчивых сортов стала стратегической задачей.
Исследователи применили масштабный мета-анализ, объединив данные из множества независимых экспериментов. Они сосредоточились на транскриптомах, изучая изменения активности генов в ответ на стрессовые условия. В исследовании было обработано около 450 образцов RNA-seq, полученных в контролируемых условиях.
Реакция на стресс и модели регуляции
Результаты анализа выявили устойчивые отклики — наборы генов, стабильно реагирующие на стресс. Эти гены могут стать важным объектом для будущих исследований и селекции. Установлено, что в неблагоприятных условиях растения адаптируют свою физиологию, активируя системы защиты белков — шапероны, которые помогают сохранить правильную структуру при высокой температуре. Одновременно усиливается антиоксидантная защита, способствующая снижению разрушительного воздействия активных форм кислорода в клетках. В это время процессы роста и фотосинтеза частично приостанавливаются, и ресурсы перераспределяются на выживание.
Исследования показали, что ответ растений на стресс включает не один, а целый комплекс генов. Специальное внимание уделено транскрипционным факторам семейств bZIP, bHLH, DOF и BBR/BPC, которые играют ключевую роль в регуляции устойчивости паслёновых культур.
Путь к устойчивым сортам
На основании собранных данных была создана карта кандидатных генов и регуляторных модулей. Она может служить основой для маркер-опосредованной селекции, а также для привлечения диких родственников картофеля и томата как источников устойчивости. Такой подход может помочь в более точной настройке защитных реакций растений без значительной потери урожайности.
Хотя изучение сосредоточено на паслёновых, предложенный вычислительный метод универсален и может быть применим к другим видам растений. Это делает работы учёных СФУ важным шагом к адаптации сельского хозяйства к изменениям климата, сообщает канал.
