Растение из Долины Смерти поможет создать жароустойчивые сельскохозяйственные культуры

T. oblongifolia, растущая в Долине Смерти, Калифорния. Автор: Карин Прадо

Ученые из Университета штата Мичиган обнаружили, что растение Tidestromia oblongifolia, произрастающее в калифорнийской Долине Смерти, где летние температуры регулярно превышают 49°C, не только выживает в экстремальной жаре, но и демонстрирует ускоренный рост.

Исследователи под руководством профессора Сын Ён «Сью» Ри и специалиста Карин Прадо воссоздали условия Долины Смерти в лабораторных камерах роста. Результаты оказались поразительными: T. oblongifolia утроила свою биомассу всего за 10 дней, в то время как родственные виды, известные своей термоустойчивостью, полностью прекращали рост.

Доктор Карин Прадо собирает семена T. oblongifolia в Долине Смерти. Автор: Дженнифер Джонсон

Доктор Карин Прадо работает с T. oblongifolia в камере роста. Автор: Стерлинг Филд

Всего за двое суток воздействия экстремальной температуры растение повысило свою «зону комфорта» для фотосинтеза, а через две недели его оптимальная температура для фотосинтеза достигла 45°C — выше, чем у любой известной сельскохозяйственной культуры.

«Это самое термоустойчивое растение из когда-либо задокументированных», — заявила профессор Ри.

Исследователи обнаружили, что устойчивость T. oblongifolia обеспечивается комплексными изменениями на клеточном уровне. При высокой температуре митохондрии растения перемещаются ближе к хлоропластам, а сами хлоропласты формируют уникальные «чашевидные» структуры, которые могут помогать более эффективно улавливать и перерабатывать углекислый газ.

Долина Смерти, Калифорния. Автор: Сью Ри

Одновременно у растения активируются тысячи генов, ответственных за защиту белков, мембран и фотосинтетического аппарата от теплового повреждения, и повышается выработка ключевого фермента Rubisco activase.

Это открытие может стать основой для создания сельскохозяйственных культур, устойчивых к глобальному потеплению. С ростом температуры урожайность основных культур, таких как пшеница, кукуруза и соя, уже снижается.

«T. oblongifolia показывает, что растения способны адаптироваться к экстремальным температурам. Если мы научимся воспроизводить эти механизмы в сельскохозяйственных культурах, это может преобразовать сельское хозяйство в более жарком мире», — пояснила Ри.

Доктор Сын Ён «Сью» Ри с образцом T. oblongifolia. Автор: Финн Гомес

Лаборатория профессора Ри уже изучает, как гены и клеточные структуры, обеспечивающие термоустойчивость T. oblongifolia, можно использовать для повышения устойчивости основных продовольственных культур.