Распространенный сорняк таит в себе важные подсказки о том, как создать засухоустойчивые культуры в мире

Ученые Йельского университета описывают, как Portulaca oleracea, широко известная как портулак, объединяет два различных метаболических пути для создания нового типа фотосинтеза, который позволяет сорняку переносить засуху, оставаясь при этом высокопродуктивным, сообщает «Рhys.org».

«Это очень редкое сочетание признаков и создало своего рода «супер растение», которое может быть потенциально полезно в таких начинаниях, как растениеводство», — сказала Эрика Эдвардс из Йельского университета, профессор экологии и эволюционной биологии и старший автор статьи.

Растения независимо разработали множество различных механизмов для улучшения фотосинтеза, процесса, с помощью которого зеленые растения используют солнечный свет для дыхания и получения питательных веществ из углекислого газа и воды.
Например, кукуруза и сахарный тростник развили так называемый фотосинтез C4, который позволяет растению оставаться продуктивным при высоких температурах.

Суккуленты, такие как кактусы и агавы, обладают другим типом, называемым фотосинтезом CAM, который помогает им выживать в пустынях и других районах с небольшим количеством воды. И C4, и CAM выполняют разные функции, но набирают один и тот же биохимический путь, чтобы действовать как «дополнения» к регулярному фотосинтезу.

Что делает портулак сорняка уникальным, так это то, что он обладает обеими этими эволюционными адаптациями, что позволяет ему быть как высокопродуктивным, так и очень засухоустойчивым, что маловероятно для растения. Большинство ученых считали, что C4 и CAM действуют независимо внутри листьев портулака.

Но команда Йельского университета во главе с соавторами и докторантами Хосе Морено-Вильена и Хаораном Чжоу провела пространственный анализ экспрессии генов в листьях портулака и обнаружила, что активность C4 и CAM полностью интегрированы. Они работают в одних и тех же клетках, причем продукты CAM-реакций обрабатываются путем C4. Эта система обеспечивает необычные уровни защиты для растения C4 во время засухи.

Исследователи также построили модели метаболических потоков, которые предсказали появление интегрированной системы C4 + CAM, которая отражает их экспериментальные результаты.

Понимание этого нового метаболического пути может помочь ученым разработать новые способы создания таких культур, как кукуруза, чтобы помочь противостоять длительной засухе, говорят авторы.