Кислоты накапливаются в растениях при продолжительных наводнениях из-за недостатка кислорода

Исследователи из университетов Вюрцбурга и Йены в Германии и Тальки в Чили проанализировали, как растения реагируют на закисление и выяснили, что у растений есть датчики кислотности.

Эффект чрезмерного закисления возникает у людей при слишком тяжелых упражнениях: мышцы не получают кислорода, и нарушается кислотно-щелочной баланс, результатом становится боль в мышцах и плохая работоспособность.

«У растений недостаток кислорода также вызывает закисление клеток», — заявляет доктор биофизики Тобиас Майерхофер. Команда под его руководством обнаружила в растении Arabidopsis thaliana (кресс-салат) «датчик», который воспринимает закисление и преобразует его в электрический сигнал. Им оказался белок в клеточной мембране — анионный канал (SLAH3).

Исследователи изучили SLAH3 с помощью микроскопа. В неактивном состоянии канал присутствует в клеточной мембране как комплекс из двух субъединиц. При недостатке кислорода кислотность и, следовательно, содержание протонов в клетке увеличивается, и протоны связываются с двумя специфическими аминокислотами канала.

«Это протонирование изменяет структуру SLAH3, и канал распадается на две его субъединицы», — указывает Майерхофер и поясняет, что этот процесс приводит к электрическому возбуждению клеточной мембраны. Электрический сигнал, в свою очередь, запускает дальнейшие реакции — помимо прочего, снижается фотосинтез. Таким образом, SLAH3 он работает как датчик pH.

Кислоты накапливаются в растениях при продолжительных наводнениях из-за недостатка кислорода. Это вредит луговым травам, полевым культурам и другим растениям — их листья отмирают, корни загнивают. Исследователи выяснили, что растения-мутанты Arabidopsis (резуховидки), лишенные SLAH3, не снижают уровень фотосинтеза при наводнении. 

Ученые хотят изучить особенности Arabidopsis и понять, как электрический сигнал в растении преобразуется в реакцию, позволяющую избежать стресса. Результаты исследования могут оказаться важными для сельскохозяйственной практики. Ученые рассчитывают, что с их помощью они смогут вывести устойчивые к заболачиванию культуры.