Как растения узнают, когда пора цвести?

Как растения определяют время для роста и цветения? Почему зимой они впадают в состояние покоя и точно знают, когда снова ожить весной? Эти вопросы интересны любому человеку, а особенно садоводам. Ученые продолжают изучать механизмы цветения и роста, все глубже погружаясь в генетику растений и исследование белков.

Почему важно время цветения

Состояние покоя в холодную погоду необходимо растениям для выживания. Они замедляют рост, а многие виды полностью сбрасывают листья, прекращая фотосинтез и выработку сахаров. Растения как бы «отключаются», чтобы сберечь энергию и защититься от холода, что напоминает спячку у животных.

Время появления цветов также играет важную роль, но уже не столько для выживания отдельной особи, сколько для сохранения всего вида. С помощью цветов определенные типы растений размножаются, и для успешного продолжения рода крайне важно выбрать правильный момент для цветения.

В процессе эволюции растения приспособились раскрывать бутоны именно тогда, когда активны их опылители. Кроме того, если в холодном климате цветы появятся слишком рано, они могут замерзнуть и погибнуть, что приведет к отсутствию плодов. Правильный расчет времени также помогает избежать встречи с определенными вредителями или минимизировать риск заболеваний.

Как растения определяют время цветения?

Садоводы часто воспринимают как должное то, что каждый год многолетники зацветают примерно в одно и то же время, словно по расписанию. Погодные колебания могут вызывать небольшие сдвиги, но в целом сроки остаются неизменными. Как же растениям это удается?

Процесс цветения запускается белком под названием Flowering Locus T (FT). В нужный момент растение начинает вырабатывать этот белок, который перемещается из листьев к верхушке побега. Там находятся клетки, способные стать либо листьями, либо цветами. Белок FT подает сигнал, что они должны превратиться в цветы.

За регулирование этого процесса отвечают гены цветения и дополнительные белки. Исследователи обнаружили несколько механизмов, с помощью которых растения определяют момент запуска выработки нужного белка:

1. Фоторецепторный белок FKF1 — ученые выявили белок, названный FKF1, который активируется солнечным светом. Растение вырабатывает его ежедневно во второй половине дня. По мере удлинения светового дня белок подвергается более длительному воздействию солнца, что запускает процесс образования белка FT, и растение начинает цвести.
2. Молекула COLDAIR — еще одно соединение, регулирующее цветение. Это молекула РНК (рибонуклеиновая кислота, тип генетического материала). Примерно через 20 дней воздействия низких температур в растении активируется молекула COLDAIR, которая в свою очередь подавляет гены, отвечающие за цветение. Она сдерживает эти гены в течение определенного времени и «отпускает» их именно тогда, когда наступает подходящий момент для появления бутонов.

Эти и, вероятно, другие, еще не изученные процессы взаимодействуют между собой, помогая растениям цвести вовремя. Они же объясняют, почему сроки цветения иногда сбиваются. Необычная весенняя погода, например, резкое раннее потепление, может «обмануть» растение и заставить его зацвести слишком рано.

Процесс цветения — это сложное взаимодействие множества генов, белков и других молекул, таких как РНК. Именно они отвечают за ежегодную реакцию растений на изменения температуры и освещенности.

Как деревья узнают, когда цвести?

Большинство исследований того, как и когда зацветают растения, проводилось на небольших видах. Вышеописанные механизмы были изучены на примере Резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Вероятно, все цветковые растения используют схожие стратегии для цветения с небольшими вариациями. Деревья, скорее всего, обладают теми же генами и белками, которые дают им сигнал производить цветы весной.

Мир флоры удивителен и разнообразен. Наблюдая в этом году за тем, как расцветает сад, можно по достоинству оценить всю сложность процессов, обеспечивающих своевременное опыление и размножение любимых растений.