Уксусная кислота стимулирует в растениях механизмы засухоустойчивости.

Многим растениям часто приходиться выдерживать засуху, и было бы странно, если бы на такой случай у них не было каких-то защитных механизмов. Это значит, что, когда приходит засуха, в клетках растений включаются специальные гены, которые как-то так организуют обмен веществ, чтобы растение смогло пережить трудное время и не засохнуть.

Для защиты от засухи растения используют уксусную кислоту. (Фото: prudkov / Depositphotos.)

Экспериментальную засуху смогли пережить только те растения, которых подкармливали уксусом. (Фото: RIKEN.)

Как же включаются засухоустойчивые гены? Как известно, один из самых эффективных и самых распространенных способов регуляции генетической активности связан с упаковкой ДНК. Особые белки гистоны, с которыми ДНК связана в клетке, могут так плотно ее упаковать, что до генов будет не добраться. Либо же, наоборот, гистоны могут удерживать ДНК относительно свободно, так что с нее можно беспрепятственно считывать генетическую информацию. Активность тех или иных генов во многом зависит от того, как сидят гистоны на том или ином куске ДНК.

А поведение уже самих гистонов зависит от химических модификаций на их молекулах. Модификации выполняет целая бригада ферментов: одни из них навешивают на гистоны определенные химические группы, другие, наоборот снимают. Исследователи из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) обнаружили, что у растений арабидопсиса (Arabidopsis thaliana – обычная модель в молекулярно-биологических экспериментах) при недостатке влаги начинает активно работать ген HDA6.

Этот ген как раз кодирует гистоновую деацетилазу – один из ферментов, которые управляют модификациями на белках-гистонах. После обработки ферментом гистоны иначе взаимодействуют с ДНК, так что в результате в растениях активируется специфические биохимические реакции: глюкоза начинает активно превращаться в уксусную кислоту. А уксусная кислота, в свою очередь, стимулирует работу гормонов жасмонатов, которые играют большую роль в самых разных стрессовых ситуациях. То есть получается такая цепочка: недостаток влаги активирует ферменты, управляющие активностью генов, которые отвечают за производство уксусной кислоты; в результате уксуса в растении становится больше, и тут в дело вступают антистрессовые гормоны, для которых именно уксусная кислота служит хорошим стимулятором.

В статье в Nature Plants говорится, что чем выше был в растении уровень уксусной кислоты, тем лучше растение справлялось с засухой. Мутантные растения с испорченными генами, отвечающими за производство уксуса, довольно быстро погибали, тогда как мутанты, у которых уксуса появлялось даже больше, чем обычно, засуху выдерживали спокойно. Более того, оказалось, что даже если просто «подкармливать» растение уксусом, оно с большей вероятностью переживет нехватку воды.

Другие органические кислоты, и даже просто вода от засыхания не спасали (на всякий случай уточним, что воду в данном случае давали не в тех количествах, в которых обычно дают воду во время полива, а в тех количествах, в которых растениям давали уксус, молочную кислоту, цитрусовую и пр.)

Также стоит отметить, что уксусный способ борьбы с засухой не есть особенность одного лишь арабидопсиса – похожие результаты получились и с рисом, пшеницей и кукурузой. Здесь можно подумать о том, чтобы получить трансгенные сорта культурных растений, в которых в ответ на засуху будет появляться много уксуса, однако те страны, которым трансгенные сорта не по карману, могут спасать свои поля от засухи обычной уксусной кислотой – правда, здесь все равно еще нужно понять, как лучше всего делать такую уксусную подкормку в полевых условиях и с разными растениями.