Горячий фотосинтез
Растения из Долины Смерти процветают в дикую жару
Долиной Смерти называют часть пустыни Мохаве и нагорья Большой Бассейн в штате Калифорния; здесь расположен национальный парк с тем же названием. Долина Смерти – самое жаркое место на земле, летом температура здесь нередко превышает 50 °С. При этом тут растут какие-то растения.
Часто можно услышать, что при температуре больше 42–46 °С фотосинтеза нет. Когда растительный лист нагревается до такой степени, нарушается метаболизм в хлоропластах – клеточных органеллах, в которых идут фотосинтетические реакции; как следствие, растение гибнет. Однако ещё в начале 70-х годов прошлого века исследователи изучали полукустарник Tidestromia oblongifolia, растущий как раз в Долине Смерти, и выяснили, что он прекрасно выживает при 47 °С. Причём не просто выживает, но прямо-таки процветает – продуктивность фотосинтеза T. oblongifolia достигала максимума как раз при 47 °С.
В опубликованной недавно статье в Current Biology сотрудники Университета штата Мичиган и Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне пишут о тех молекулярно-клеточных изменениях, которые происходят с T. oblongifolia при этой «смертельной» температуре. Растения выращивали два месяца сначала при 31 °С, а потом для некоторых повышали температуру до 47 °С. В течение двух дней после повышения температуры фотосинтез ускорялся, и за следующие восемь дней растения становились в три раза больше. Хлоропласты не разрушались, но из дискообразных становились бокаловидными; одновременно к ним приближались митохондрии, энергетические клеточные органеллы. В чём польза бокаловидных хлоропластов при повышенной температуре, авторы работы пока не знают. Одновременно у T. oblongifolia менялась активность генов – тех, которые вовлечены в фотосинтез, и тех, которые вовлечены в ремонт ДНК. Очевидно, высокая температура всё же вредила клеточным молекулам, и чтобы этот вред компенсировать, требовалось предпринять определённые молекулярно-генетические меры. Пока что это предварительные данные, но в дальнейшем, как полагают авторы работы, температурные уловки T. oblongifolia можно будет использовать в создании новых теплоустойчивых сортов сельскохозяйственных культур.
Tidestromia oblongifolia. (Фото: Krzysztof Ziarnek, Kenraiz / Wikimedia)
