BioScience Blog – Научный Биологический блог

Брассиностероиды (БС) – фитогормоны нового поколения, способные в малых дозах повышать урожайность сельскохозяйственных культур и увеличивать устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды. По сравнению с традиционными средствами защиты растений, БС снижают экологическую нагрузку на окружающую среду. Сравнительно недавно было сделано предположение о возможном участии БС в передаче светового сигнала. Световой контроль за БС может осуществляться на разных уровнях. Известно, что биосинтез, механизм инактивации БС, а также ответная реакция на БС находится под контролем фитохромов и фоторецепторов синего света (криптохромов). Однако, несмотря на подробное изучение данной проблемы, остается открытым вопрос о возможном участии БС в передаче светового сигнала. В настоящее время не рассматривалось взаимодействие зеленого света (ЗС) и БС. Рецепция сигналов ЗС изучена не достаточно, несмотря на то, что ЗС составляет значительную часть солнечной радиации. В 1995 году Ч. Лин предположил, что одним из рецепторов ЗС могут быть криптохромы.

Изучали роль БС (брассинолида, эпибрассинолида и гомобрассинолида) в передаче сигналов ЗС. Удобным модельным объектом для изучения регуляторной роли БС в морфогенезе растений и транскрипции хлоропластных генов на зеленом свету служит Arabidopsisthalianaэкотипов Landsberg erecta (Ler) и Columbia (Col), для которого получены мутанты по фоторецептору CRY1 (hy4) и с нарушенным биосинтезом брассиностероидов (det2). Реакция на БС в темноте проявлялась в ингибировании длины гипокотиля и корня Col, Ler и hy4, а также стимуляции роста осевых органов det2. Наибольшая биологическая активность в отношении проростков была показана для брассинолида, следующим по активности был эпибрассинолид для Col и det2 и гомобрассинолид для Ler и hy4.

15-минутное освещение проростков арабидопсиса ЗС (λ = 532 нм, 29 мкмоль/м2с) вызывало процессы, аналогичные действию экзогенных БС. ЗС активировал фотоморфогенез в проростках арабидопсиса дикого типа и мутантах.

Ингибирующее действие ЗС на рост гипокотиля det2 снималось экзогенными БС. Площадь семядолей Col и det2 при одновременном действии брассиностероидов и ЗС значительно увеличивалась по сравнению с действием этих факторов по отдельности. При совместном действии ЗС и БС на морфогенез арабидопсиса дикого типа Ler и hy4 наблюдалось сложение эффектов в росте гипокотиля и площади семядолей.

Впервые показана дифференциальная регуляция БС транскрипции 16 индивидуальных хлоропластных генов, относящихся к различным функциональным группам пластома. Получены новые данные о том, что свет является необходимым фактором для проявления регуляторного действия БС и, с другой стороны, БС создает условия для активации транскрипции пластидных генов светом.

Таким образом, можно предположить, что рецепторы зеленого света могут использовать БС в качестве альтернативных посредников при передаче светового сигнала, приводящего к определенному морфофизиологическому ответу.