«Избегание тени — жизненно важная стратегия выживания для организма, который зависит от фотосинтеза, но это также проблема для фермеров», — объяснил доцент лаборатории Cold Spring Harbor (CSHL) Уллас Педмале. По его словам, такой эволюционный механизм ограничивает плотность, с которой производители могут сажать свои культуры, и, таким образом, ограничивает урожайность.
«Из-за скопления растений возникает конкуренция за солнечный свет, поэтому они могут вырасти выше, чем нужно», — добавил Педмале. «Растения вкладывают всю эту энергию, чтобы попытаться вырасти выше, и происходит это за счет фруктов и биомассы, от которой зависит хозяйство. Кроме того, этот процесс идет за счет корней, поэтому они прекращают расти».
Исследователи десятилетиями изучали реакцию растений на тень в надежде найти способы помочь растениям процветать при более высокой плотности высадки. Большая часть этих исследований была сосредоточена на изменениях стеблей и листьев, но команда Педмале хотела знать, что происходит под землей, когда растение лишено света. Это насущная проблема, потому что растения без развитой корневой системы более уязвимы к засухам, наводнениям и ураганам — угрозам, которые становятся все более распространенными из-за изменения климата.
Используя растения томатов и модельное растение арабидопсис, доктор-исследователь Даниэле Росадо и другие члены команды Педмале сравнили корни саженцев, выращенных при полном незатененном свете, с более короткими, менее развитыми корнями растений, выращенных в тени. Они обнаружили, что сотни генов, которые растения используют для ответа на стресс, были включены в растениях, выращенных в тени, включая десятки генов, которые кодируют белки, называемые WRKY, которые регулируют экспрессию генов.
