Большая часть растения спрятана под землёй. Эта подземная корневая система жизненно необходима для растения: она обеспечивает устойчивость и питание. В отличие от млекопитающих, у которых строение тела формируется к рождению, у растений же новые корневые ветви появляются в течение всей жизни. Лаборатории профессора Ива де Смета и профессора Тома Бекмана (VIB-UGent Center for Plant Systems Biology) совместно с исследователями из Ноттингемского университета (Великобритания), Гейдельбергского университета (Германия) и Копенгагенского университета (Дания) выявили новый элемент, влияющий на развитие корневых ветвей, поддерживающих растения. Результаты их исследования будут опубликованы на этой неделе в журнале «Труды Национальной академии наук США».
Профессор Ив де Смет и его команда изучают, как растения справляются с изменением окружающей среды, особенно с экстремальными температурами и засухой, а команда профессора Тома Бикмана исследуют, как (боковые) корни зарождались и развивались. У растений всё время образуются новые органы. Для этого должна быть слаженная регуляция того, когда и где образуется новый орган, и того, как клетки, которые будут составлять этот орган, должны расти и делиться.
(На фото Ив де Смит и Том Бикман)
Для исследования формирования органов у растений в качестве наглядной модели была использована система корневого ветвления. Этот процесс происходит непрерывно вдоль растущего корня, непрерывно расширяя корневую систему, и требует чрезвычайно тонкой координации асимметричных клеточных делений в клетках, которые могут дать начало новым корням вместе с синхронизацией процессов в окружающих тканях. Это гарантирует, что корни вырастут правильно, чтобы добывать питательные вещества и воду из почвы.
Доктор Рамакришна (Ноттингемский университет), являющийся основателем исследования, объясняет, как команда обнаружила новый фактор, с помощью которого растения контролируют это: «Чтобы определить новые компоненты, участвующие в управлении корневым ветвлением, мы изучали, какие гены принимают большее участие на ранних стадиях процесса развития. Это привело к выявлению фермента, дорабатывающего клеточные стенки – молекулы которая регулирует химические реакции, которая контролирует разделения клетки помогая росту нового корня. Мутации в гене, отвечающем этот фермент, приводят к набуханию корневых клеток, которые дают начало новому боковому корню и ведут к последующим дефектам в асимметричных делениях клеток при формировании корневых ветвей.»
Эти результаты доказывают, что жесткая регуляция размера клеток влияет на положение делений клеток, а следовательно, на расположение и рост новых корней. Выявление фермента клеточной стенки, действующего во внеклеточном пространстве, влияющего на деление стволовых клеток растений, позволяет предположить, что в будущем нам необходимо учитывать гораздо более широкий ряд белков для понимания процесса ветвления корней.
Профессор Том Бикам (Виб-Гентский университет) добавляет: «Выявление этого фермента является лишь первым шагом. Следующая задача состоит в том, чтобы понять, как эти преобразования клеточной стенки управляют размером клетки и как это согласуется с другими молекулярными процессами во время корневого разветвления.»
Профессор Ив де Смет (Виб-Гентский университет) продолжает: «В конечном счете, мы стремимся понять, как растения реагируют на постоянно меняющуюся среду. Улучшение корневого строения может способствовать улучшению урожайности даже в неблагоприятных условиях».
Это исследование и новые направления анализа, которые оно открывает, могут привести к инновационным методам улучшения строения корневой системы в пользу более высоких урожаев и растений, более устойчивых к засухе и нехватке питания.
Авторский перевод статьи выполнен Марией Чайкиной специально для https://greentalk.ru/