Листья растений бывают самых разных форм, размеров и сложности. Некоторые большие и гладкие, другие маленькие и зубчатые, листья могут расти по отдельности или группами. Эти различия в структуре листьев играют решающую роль в том, как растения адаптируются и выживают в различных средах, что дает возможность улучшить устойчивость популярной ягодной культуры, земляники садовой или клубники, к меняющимся условиям окружающей среды.
Портал AgroXXI.ru ознакомился с релизом Мэрилендского Университета, автор которого Джорджия Цзян сообщает о новом направлении селекции в ягодоводстве: «Как рассказывает Чжунччи Лю, почетный профессор кафедры клеточной биологии и молекулярной генетики Университета Мэриленда, «морфология растений разнообразна по своей природе. Морфологические различия способствуют выживанию растений, включая то, насколько хорошо они могут регулировать температуру и насколько эффективно транспортировать воду от корней к остальным частям. Понимание механизмов, ответственных за разнообразие форм листьев, приведет к лучшему пониманию того, как растения могут выжить в сложных условиях».
Команда лаборатории Лю определила два ключевых регуляторных пути, участвующих в развитии листьев на трех типах растений клубники с разной структурой листьев. Под руководством генов, выражающих различную сложность листьев каждого растения (одиночный или несколько листочков) или особенности края (гладкие или зубчатые края), два пути по очереди формировали листья с течением времени.
По мнению исследователей, эта связь между временем воздействия этих путей на развитие растений и возникающими в результате разнообразными структурами листьев может быть использована, чтобы помочь растениям адаптироваться или переносить более широкий спектр условий и сред.
«Если настроить эти отношения, мы сможем сделать такие вещи, как, например, заставить клубнику производить большую биомассу, что потенциально будет способствовать увеличению производства ягод. Мы также можем вывезти эту клубнику куда-нибудь за пределы ее естественной среды обитания и расширить ее адаптивность, изменив морфологию листьев. Например, больше зубцов означает, что растения клубники проявят более высокую устойчивость к холоду. А более широкие и гладкие листья означают, что клубника лучше приспособиться к теплым местам», - объяснил Си Луо, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Current Biology, и постдокторант кафедры клеточной биологии и молекулярной генетики Университета Мэриленда.
Команда Лю обнаружила, что оба пути воздействия влияют на растения клубники на разных стадиях развития. Например, путь, управляемый геном, который выражает сложность листьев, может диктовать, что у растения клубники развиваются однолистные образования, а не его обычная трехлистная (трехчастная) модель роста.
По мере взросления растения путь, управляемый геном, который выражает особенности края, может ингибировать ген CUC2 (который отвечает за рост и деление растительных клеток) и ограничивать глубину зазубрин листьев. По мере роста растения клубники эти пути работают вместе, чтобы активировать или ингибировать ген CUC2, в результате чего появляются растения различной формы, чтобы увеличить шансы на выживание.
Растения клубники с различной структурой листьев. Фото: Лаборатория Чжунччи Лю/Университет Мэриленда.
Однако выводы исследователей не ограничиваются клубникой. Эксперименты с арабидопсисом (небольшим цветковым растением, родственным капусте и горчице) показали аналогичную регуляцию особенностей края листа, что позволяет предположить, что эти механизмы формирования могут применяться и ко многим другим растениям.
Выяснение того, как растения контролируют форму своих листьев, дает ученым и фермерам новые инструменты для оптимизации производства, включая экономию воды.
«Подобные исследования имеют большое значение для наших усилий в области охраны окружающей среды и сельского хозяйства. Теперь мы лучше подготовлены к защите наших природных ресурсов и запасов продовольствия от экстремальных условий», заключил Луо.
Источник: University of Maryland.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.