«ГИББЕРЕЛЛИНЫ Владимир Подольный С начала сороковых годов прошлого века и до конца 70-х была проведена исследовательская программа, которая буквально преобразила сельское хозяйство и дала ...»

ГЕНЫ «ЗЕЛЕНОЙ РЕВОЛЮЦИИ» И ГОРМОНЫ РОСТА РАСТЕНИЙ

ГИББЕРЕЛЛИНЫ

Владимир Подольный

С начала сороковых годов прошлого века и до конца 70-х была проведена

исследовательская программа, которая буквально преобразила сельское хозяйство и дала

возможность спасти от голода более миллиарда людей в самых бедных странах. Это

Индия, Пакистан, Мексика, Филиппины и др. Результат этой программы был по праву назван «Зелёной Революцией». Инициировало эту программу правительство Мексики совместно с фондом Рокфеллера, а возглавил её Норман Борлауг, к тому времени недавно получивший степень доктора по фитопатологии и генетике. Первой задачей правительство Мексики поставило получение высокоурожайных и устойчивых к инфекции сортов пшеницы и кукурузы. Особо стояла проблема улучшения методов обработки почв .

Хорошее материальное обеспечение, возможность иметь несколько селекционных циклов в год, несколько посевных участков в разных районах страны и, самое главное, хорошо укомплектованный и профессиональный штат позволили проводить исследования интенсивно и Рис. 1. Норман Борлауг, 2003 .

быстро получить ожидаемый результат. Этому способствовали и личностные качества Борлауга. В итоге, уже к 1963 г. Мексика стала надёжным экспортером пшеницы. Урожай пшеницы в Пакистане и Индии между 1965 и 1970 годами почти удвоился .

Другим успешным примером могут быть Филиппины. За два десятилетия с 1966 г .

годовая продукция риса увеличилась с 3,7 до 7,7 млн. т, более чем в 2 раза [1, 2]. В 1970 г .

Борлаугу за эти исследования, их внедрение и практические достижения была присвоена Нобелевская премия .

Было сделано немало попыток воспроизвести этот успешный опыт и в Африке. К сожалению, там эти программы были менее успешны. В числе причин - широко распространенная коррупция, отсутствие необходимой инфраструктуры, безынициативность правительств .

Следует также отметить, что с повышением урожайности в еще большей степени повышаются энергозатраты и увеличивается зависимость от химических удобрений, пестицидов, гербицидов .

Основной компонент «Зелёной Революции» - это получение и введение в практику высокоурожайных сортов злаков в комбинации с высокими дозами удобрений и пестицидов. Высокоурожайные сорта способны утилизировать высокие дозы удобрений .

Это стало непременным условием современного сельского хозяйства. Решающую роль здесь

Рис. 5. Контакты рецептора GID1 с гиббереллином (GA) и Делла-белком (DELLA). Ростовой реакции на гиббереллин нет (GA response Off), ростовая реакция есть (GA response On) .

На рис. 6 представлена схема строения Делла-белка. Имеется большое их Рис. 6. Схема строения Делла-белков .

разнообразие. Это сложно устроенные белки со множеством различных функциональных участков, которые в данном контексте не рассматриваются. Общим для них будет Делларегуляторный участок, который у Rht-белка ответственен за контакт с GID1. Мутации в этой области препятствуют этому контакту и, следовательно, репрессия роста не снимается или ослабляется [7] .

Делла-белки во взаимодействии с гиббереллинами регулируют различные физиологические процессы. Так, например, Soc1 участвует в образовании зачатков цветков, другие определяют судьбу эмбриональных клеток, третьи регулируют прорастание семян и т.д. Таким образом, специфичность физиологического действия гиббереллинов определяется специфичностью Делла-белков, гиббереллины выступают в роли де-репрессоров, которые снимают репрессию соответствующего физиологического процесса .

Со времени «Зелёной Революции», с конца 70-х годов 20-го века, население планеты значительно увеличилось. Так что «Зелёная Революция» лишь временно решила проблему продовольствия. Урожай - это конечный результат многих процессов в растении. Участие Rht и Делла-белков лишь один из них .

Здесь приведены результаты исследований, последние из которых датируются 2012 г. Как видим, проблема лишь слегка приоткрыта. Неизвестно, как конкретные изменения в Делла-области связаны с ростом стебля. Не известен механизм действия других Деллабелков на другие ростовые процессы. У исследователей еще много работы впереди .

Источники

1. Norman Borlaug. http://en.wikipedia.org/wiki/Norman_Borlaug .

2. Norman Borlaug. The Green Revolution. Past Success and Future Challenges. 34-th Convocational Indian Agriculture Research Institute. New Delhi. Feb. 9. 1996 .

3. http://en.wikibooks.org/wiki/Brewing/Mashing .

4. http://plantphys.info/plant_physiology/gibberellin.shtml

5. Yamaguchi Sh., Kamiya J. Gibberellin Biosynthesis:Its Regulatoin by Endogenous and Environmental Signals. Plant Cell Physiol.41. 251-257. 2000 .

6. Hauvermale A.L., Ariizumi T., Stebner C.M. Gibberellin Signaling: A theme and Variation on Della Repression. Plant Physiol.160. 83-92. 2012 .

7. Pearce S., Saville R., Vaughan S.P. and al. Molecular Characterization of Rht-1 Dwarfing Genes in Hexaploid Wheat. Plant Physiol. 157. 1820-1831. 2011 .