Некоторые тропические деревья приспособились экономить воду благодаря особому режиму фотосинтеза: углекислый газ они поглощают преимущественно после захода солнца, а днем закрывают устьица, сокращая потерю влаги. Механизм этого приспособления изучили специалисты Венского университета, сообщает ScienceDaily.
Команда под руководством Вольфрама Векверта исследовала геномы трех представителей рода Clusia — Clusia rosea, Clusia minor и Clusia major. Эти растения отличаются тем, насколько активно используют CAM-фотосинтез — механизм, позволяющий переносить поглощение углекислого газа на ночные часы.
Необычную особенность таких растений заметили более двух столетий назад. Около 1800 года Александр фон Гумбольдт поместил лист тропического дерева в воду и обнаружил, что даже при освещении тот не образует ожидаемых пузырьков кислорода. Позднее стало понятно, что при CAM-фотосинтезе устьица остаются закрытыми в светлое время суток, а ночью растение принимает CO₂, связывает его и сохраняет в форме яблочной кислоты.
Генетическое исследование показало, что все три изученных вида относятся к древним полиплоидам: на определенном этапе эволюции их генетический материал подвергся удвоению. Затем на протяжении длительного времени происходила диплоидизация — геномы перестраивались, а часть полученных копий генов исчезала, переставала работать или приобретала иные функции. По словам Ханнеса Краммля и Йоханнеса Херпелла, особенно заметные изменения затронули участки, связанные с ночным запасанием CO₂.
Наблюдения за растениями в условиях, близких к естественным, выявили разные стратегии. Clusia rosea активно использует CAM и ночью накапливает значительные объемы углекислого газа в форме яблочной кислоты. Clusia minor в основном переключается на этот механизм при неблагоприятных условиях, тогда как Clusia major совмещает CAM с обычным C3-фотосинтезом.
Исследователи связывают разнообразие этих стратегий с длительной перестройкой геномов. Полученные генетические данные в перспективе могут помочь определить процессы, обеспечивающие эффективное усвоение CO₂ и экономное расходование воды. Эти знания рассматриваются как возможная основа для разработки сельскохозяйственных культур, лучше приспособленных к засушливым условиям.
