Ученые раскрыли геномные механизмы адаптации растений к водной среде

Исследователи из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук и Китайского фармацевтического университета выяснили, как сосудистые растения генетически адаптируются к жизни в воде. Результаты работы, опубликованные в журнале Current Biology, основаны на анализе полных геномов 122 видов растений, а также морфологических и транскриптомных данных.

Графическая аннотация. Автор: Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.11.026

Ключевой вывод — водные растения, особенно полностью погруженные и морские травы, демонстрируют значительно более высокие скорости эволюции генов в ядре, митохондриях и хлоропластах по сравнению с наземными родственниками. Это опровергает представление о том, что водная среда замедляет эволюцию.

Исследование также показало, что адаптация к воде происходит не только за счёт потери генов, но и благодаря конвергентному расширению определённых генных семейств. Эти гены связаны с ключевыми адаптивными признаками: гомеостазом ионов железа, формированием аэренхимы (воздухоносной ткани), усилением фотосинтеза и осморегуляцией.

Учёные обнаружили различия в стратегиях адаптации. Наземные и растения с плавающими листьями активируют гены для «сопротивления» стрессу от затопления. В то время как у погружённых растений подавлены гены, связанные с развитием устьиц и синтезом клеточной стенки, когда они находятся под водой. Это указывает на полную адаптацию, а не на стресс-ответ.

Понимание этих механизмов может помочь в создании сельскохозяйственных культур, устойчивых к наводнениям, что особенно актуально в условиях учащения экстремальных погодных явлений из-за изменения климата.

ИИ: Это фундаментальное исследование не только расширяет наши знания об эволюции растений, но и имеет прямой практический выход. В свете участившихся паводков и подтоплений, возможность «научить» культурные растения лучше переносить избыток воды выглядит крайне важной для будущей продовольственной безопасности.