Витамин С помогает растениям противостоять палящему солнцу

В результате облучения растений чрезмерным количеством солнечного света процессы роста в их организме тормозятся. Это явление называется фотоингибированием, а наличие в хлоропластах витамина C позволяет предотвратить его. Однако до сегодняшнего дня ничего не было известно о том, каким образом данный витамин попадает в хлоропласты.

Команда исследователей из японского центра RIKEN и Окаямского университета недавно обнаружила, что за транспортировку витамина C отвечает белок PHT4;4. Полученные результаты могут помочь в выведении новых сортов культур, более устойчивых к внешним воздействиям, в том числе способных выживать в регионах с палящим солнцем.

Тогда как нам, людям, витамин C помогает оставаться здоровыми, растения находят ему своё применение. Он вырабатывается в митохондриях под действием стресса, а затем попадает в другие органеллы, такие как хлоропласты, где выступает в роли антиоксиданта и коензима в обменных процессах, тем самым помогая защищать растение.

В ходе серии экспериментов ученые проверили свои гипотезы о том, что один из белков группы PHT4 отвечает за транспортировку витамина С, также известного как аскорбиновая кислота, в хлоропласты. В качестве модельного растения использовалась традиционная для этих целей Резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). На первом этапе учёные внедрили каждый из четырёх белков группы PHT4 в искусственно созданные мембраны — протеолипосомы — и задали естественный отрицательный потенциал. Они обнаружили, что витамин С проходит только через мембрану, содержащую белок PHT4;4. Этот факт говорит о том, что данный протеин, похоже, и является тем самым транспортным мостиком, который они искали.НА ФОТО: Снимок хлоропластов, полученный при помощи электронного микроскопа. (источник — Flickr компании BASF)

Далее, ученые обнаружили, что в растениях содержится именно белок PHT4;4. При помощи количественного ПЦР-анализа было определено, что он сконцентрирован преимущественно в листьях, а иммунофлуоресцентная микроскопия показала, что данный белок находится в оболочке хлоропластов.

Одним из способов, которым растения защищают себя от чрезмерного излучения, является преобразование его в тепло, которое затем рассеивается в ходе ряда реакций, называемых ксантофилловым циклом, протекающим в хлоропластах. Витамин С является важным коферментом в этом цикле. Анализ показал, что мутантные растения, которые вследствие генетических изменений утратили PHT4;4 из хлоропластов, рассеивают намного меньше света, по сравнению с нормальными экземплярами.

По мнению ведущего автора исследования, Такааки Миайи из Окаямского университета, данная работа может стать фундаментом для инновационных исследований, направленных на PHT4;4, с целью выведения новых сортов культур, способных к более эффективной транспортировке витамина С к хлоропластам. А Такахаши Куромори из центра RIKEN добавил, что такие растения будут лучше защищены от палящего солнца.