Биологи разработали новый мощный инструмент для контроля растений с помощью световых импульсов.
У растений есть микроскопические маленькие поры на поверхности листьев, устьицах. С их помощью они регулируют приток углекислого газа для фотосинтеза. Они также используют устьица, чтобы предотвратить потерю слишком большого количества воды и увядание во время засухи.
Поры устьиц окружены двумя замыкающими клетками. Если внутреннее давление этих клеток падает, они расслабляются и закрывают поры. Когда давление повышается, клетки раздвигаются и поры расширяются.
Таким образом, движения устьиц регулируются замыкающими клетками. Сигнальные пути в этих клетках настолько сложны, что людям сложно напрямую вмешиваться в них. Однако исследователи из университета Юлиуса Максимилиана (JMU) Вюрцбурга в Баварии, Германия, тем не менее, нашли способ управлять движениями устьиц удаленно — с помощью световых импульсов.
Исследователи внедрили светочувствительный переключатель в замыкающие клетки растений табака. Эта технология была заимствована из оптогенетики. Он успешно применяется в клетках животных, но его применение в клетках растений все еще находится в зачаточном состоянии.
Ученые использовали светочувствительный белок из водоросли Guillardia theta в качестве выключателя света — а именно анионный канал ACR1 из группы канальных родопсинов. В ответ на световые импульсы переключатель обеспечивает вытекание хлорида из замыкающих ячеек и поступление калия. Защитные клетки теряют внутреннее давление, расслабляются, и поры закрываются в течение 15 минут. «Световой импульс похож на пульт дистанционного управления движением устьиц», — отмечают авторы исследования.
Воздействие света почти полностью предотвратило транспирацию растений.
Источник
Journal information