Как гормоны помогают растениям выживать при стрессе

В научном журнале Trends in Plant Science опубликована работа, которая по-новому классифицирует функции десяти известных групп растительных гормонов. Эти молекулы играют жизненно важную роль в развитии растений и находят широкое применение в сельском хозяйстве – от гербицидов и биостимуляторов до улучшения урожайности плодовых и овощных культур.

Автор исследования, Сержи Мунне-Бош из Университета Барселоны, предлагает иерархическую систему, которая упорядочивает действие фитогормонов. На первом, высшем уровне находятся ауксины, цитокинины и гиббереллины. Именно они являются решающими факторами для роста и развития растений. С момента открытия ауксинов Фрицем В. Вентом в 1927 году прорывы в изучении фитогормонов произвели революцию в биологии и агротехнике.

Второй уровень иерархии занимают гормоны, ключевые для выживания в меняющихся условиях. Абсцизовая кислота (АБК), этилен, салицилаты и жасмонаты помогают растениям адаптироваться к стрессу. Например, при нехватке воды особую важность приобретают этилен и АБК. Последняя отвечает за закрытие устьиц – микроскопических пор на листьях, регулирующих газообмен, – что предотвращает иссушение. «Некоторые растения очень эффективно используют воду во многом благодаря регуляции со стороны АБК», – отмечает Мунне-Бош.

На третьем уровне находятся брассиностероиды, пептидные гормоны и стриголактоны. Они обеспечивают растениям дополнительную гибкость и позволяют оптимально реагировать на широкий спектр внешних воздействий. Эволюционно большинство гормональных систем возникли на ранних этапах развития растительного мира. Восемь из десяти групп гормонов существовали еще до появления сосудистых растений, а некоторые, например цитокинины и этилен, присутствовали уже у водорослей.

Существует также «список ожидания» молекул-кандидатов в фитогормоны, которые пока не соответствуют всем критериям. Яркие примеры – мелатонин и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Для признания мелатонина гормоном необходимо больше данных о его рецепторах, а для ГАМК, известного нейромедиатора у животных, растительный рецептор и вовсе не идентифицирован.

Понимание гормональных систем открывает большие перспективы не только для фундаментальной биологии, но и для сельского хозяйства и биотехнологий. В будущем ученым предстоит глубже изучить малоизвестные гормоны и, что особенно важно, их взаимодействие. Эти знания помогут создавать более устойчивые к стрессам, таким как засуха, сельскохозяйственные культуры, что особенно актуально в условиях глобального изменения климата.