Уникальный ночной фотосинтез тропических деревьев клузии помогает им сохранять влагу — исследование венских биологов

Нарушение привычных правил фотосинтеза

Как сообщает НВ — Техно: Биологи из Вены раскрыли необычную особенность тропических деревьев рода клузия: они поглощают углекислый газ в ночное время, что помогает им значительно экономить воду. Это особенно важно для выживания в условиях их естественной среды обитания. Итоги работы опубликованы в журнале Nature Communications и могут стать фундаментом для разработки устойчивых к засухе сельскохозяйственных культур.

Особенности и разнообразие фотосинтетических стратегий

Учёные установили, что в дневное время клузия закрывает устьица на листьях, чтобы минимизировать потерю влаги. Ночью же деревья накапливают углекислый газ и превращают его в яблочную кислоту - процесс, известный как CAM-фотосинтез. При этом клузия является единственным известным родом настоящих деревьев, обладающих таким типом фотосинтеза.

«В ходе эволюции лишние копии генов постепенно исчезали, отключались или приобретали новые функции», - отмечает Ханнес Краммл.

В исследовании также провели генетический анализ, выявивший древнее удвоение генома у предков клузии. Каждый вид деревьев демонстрирует индивидуальный режим фотосинтеза:

• Clusia rosea функционирует исключительно ночью;
• Clusia minor активирует ночной фотосинтез только во время засухи;
• Clusia major совмещает дневной и ночной фотосинтез.

«Перестройка затронула именно те участки ДНК, которые регулируют ночное накопление углерода», - говорит Йоганнес Герпелл.

Вольфрам Векверт обратил внимание на удивительную генетическую гибкость этих растений: «Каждый вид по-своему использует свой генетический потенциал». Открытые генетические механизмы могут стать ключом к созданию новых посухоустойчивых сортов зерновых, что особенно актуально на фоне изменения климата и растущих потребностей человечества в продовольствии. Таким образом, результаты венских учёных могут оказать заметное влияние на будущее сельского хозяйства.

Изучение фотосинтетических особенностей клузии открывает перспективы для аграрного сектора, особенно в условиях глобального потепления. Рост населения и увеличение дефицита воды делают разработку засухоустойчивых культур крайне востребованной задачей. Понимание природных механизмов сохранения влаги и эффективного использования углекислого газа у этих деревьев может лечь в основу генетических улучшений других сельхозрастений, способствуя повышению продовольственной безопасности в мире.