Биологи из Хельсинкского университета выявили ранее неизвестный механизм взаимодействия внутри растительных клеток. В ходе исследования установлено, что митохондрии способны забирать молекулярный кислород у хлоропластов. Это открытие дополняет научное понимание того, как растения регулируют метаболизм и адаптируются к стрессовым условиям. Результаты работы группы ученых под руководством доктора Алексея Шапигузова в Центре передового опыта в области биологии деревьев представлены в журнале Plant Physiology.
Кислород необходим для ключевых жизненных процессов растений – от обмена веществ и роста до активации иммунных реакций и заживления тканей. Несмотря на значимость этого элемента, механизмы контроля его уровня внутри тканей оставались изученными не до конца. Внутри растительных клеток баланс кислорода определяется в основном двумя типами органелл. Митохондрии потребляют его для выработки энергии в процессе дыхания, а хлоропласты выделяют кислород как побочный продукт фотосинтеза.
Для изучения связи между этими структурами исследователи использовали модифицированные образцы резуховидки Таля с измененной работой митохондрий. У этих растений была активирована альтернативная дыхательная цепочка, что заставляло митохондрии поглощать кислород с повышенной интенсивностью. В ходе экспериментов выяснилось, что усиленное потребление кислорода митохондриями снижает его концентрацию во всей клетке, включая пространство внутри хлоропластов. Это привело к неожиданному результату: хлоропласты стали более устойчивыми к окислительному стрессу.
Ученые охарактеризовали это явление как своего рода внутренний дренаж. Когда митохондрии ускоряют свою работу под воздействием внешних факторов, они начинают активнее перетягивать ресурс на себя, влияя на фотосинтез и метаболизм активных форм кислорода. По мнению Алексея Шапигузова, эти данные являются первым свидетельством того, что митохондрии могут управлять состоянием хлоропластов через прямой внутриклеточный обмен кислородом.
Полученные сведения позволяют точнее прогнозировать, как сельскохозяйственные культуры будут реагировать на изменения окружающей среды, такие как колебания освещенности или затопление почвы. В дальнейшем результаты исследования могут быть использованы для создания новых методов мониторинга состояния посевов. Это позволит диагностировать стресс у культурных растений на ранних этапах, что имеет критическое значение для современной селекции и агрономии.
