Ученые обнаружили в геноме растений три гена, подавляющие их рост в дневное время суток; управление активностью этих генов может помочь вывести новые виды быстрорастущих сельскохозяйственных культур, сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature.

Растения, в отличие от животных, продолжают расти на протяжении всей своей жизни. Этот процесс носит прерывистый характер – представители флоры сочетают длительные периоды спокойствия с краткими промежутками активного роста, обычно приходящегося на предрассветные часы. Ученые не могут однозначно определить причины ночной активности растений.

Группа биологов под руководством Стива Кэя (Steve Kay) из Университета Калифорнии в Сан-Диего обнаружила гены, «дирижирующие» этим процессом. В своем исследовании ученые исходили из того, что все живые организмы обладают «биологическими часами» – системами регулирования активности организма в зависимости от времени суток.

Ученые наблюдали за активностью генов в листьях ближайшего родственника капусты, арабидопсиса (Arabidopsis thaliana), в дневные и ночные часы. Арабидопсис, чей геном относительно прост, широко используется в лабораторных исследованиях и является одним из излюбленных объектов генетиков.

Исследователи обнаружили, что «биологическими часами» арабидопсиса управляет сочетание трех белков, синтезирующихся в клетках этого растения при участии генов ELF3, ELF4 и LUX. Известно, что нарушение работы двух первых генов приводит к раннему цветению и к нарушениям роста стебля. Роль гена LUX ранее не была установлена.

Оказалось, что три белка образуют молекулярный комплекс, пик концентрации которого приходится на конец вечера и начало ночи. «Вечерний белковый комплекс», как назвали это соединение ученые, блокирует действие двух основных форм белков-стимуляторов роста растений, вырабатываемых при помощи других генов – PIF4 и PIF5.

«Теперь нам ясно, что данный белковый комплекс работает как "тормоз» роста растений. И когда мы «выключали» один из этих генов, длина стебля растений увеличивалась гораздо быстрее", – отметил Кэй.

Ученые предполагают, что растения растут глубокой ночью из-за того, что такой режим помогает им лучше использовать питательные вещества, запасенные за день.

«Постоянный рост без перерыва неэффективен, если он не согласуется с поддержанием энергетических запасов, которые запасаются и расходуются циклически в течение каждого дня и ночи. Именно поэтому растения растут не постоянно, а периодически», – пояснил Кэй.

По мнению авторов работы, управление активностью генов, участвующих в сборке «тормоза» роста, может помочь вывести новые виды быстрорастущих сельскохозяйственных культур.