Как растения регулируют рост корней для выживания
Ученые из Университета Делавэра впервые описали молекулярный механизм, регулирующий образование боковых корней у растений. Исследование, опубликованное в Nature Communications, раскрывает роль белка PDLP5 и гормона ауксина в этом критически важном процессе.
Ключевой канал связи — плазмодесмы
Плазмодесмы — это нанотоннели, соединяющие растительные клетки, через которые передаются сигналы. Они жизненно важны для коммуникации в растении.
- Процесс образования корня: Когда боковой корень готов пробиться наружу из первичного, клетки, находящиеся прямо над ним, должны разъединиться.
- Роль PDLP5: Исследователи обнаружили, что в этих клетках-предшественниках накапливается белок PDLP5, который, как предполагается, закрывает плазмодесмы, изолируя эту группу клеток от остального растения.
- Результат изоляции: Это позволяет клеткам действовать автономно и контролируемо разделяться, обеспечивая нормальную скорость прорастания нового корня. Если плазмодесмы остаются открытыми, корень появляется слишком быстро, что может ослабить его жизнеспособность и иммунитет.
Обнаруженная регуляторная петля
Исследование выявило замкнутую систему связи между гормоном и белком:
- Сигнал к действию: Гормон ауксин, запускающий формирование ткани нового корня, также дает команду клеткам-предшественникам начать производство белка PDLP5.
- Изоляция и рост: Накопление PDLP5 закрывает плазмодесмы, обеспечивая автономное разделение клеток и выход корня.
- Обратная связь: После завершения процесса PDLP5, по-видимому, посылает сигнал, который подавляет ауксин.
- Восстановление связи: Когда корень полностью сформирован, плазмодесмы вновь открываются, восстанавливая связь клеток с общей системой коммуникации растения.
«Наше исследование показывает, что закрытие плазмодесм в этих клетках важно для выхода бокового корня, но мы пока не знаем, почему именно», — отмечает соавтор Росс Сейгер.
Перспективы для сельского хозяйства в условиях изменения климата
Это открытие может стать основой для инженерных прорывов в растениеводстве.
- Адаптация к засухе: В условиях засухи растения выживают, формируя больше корней для поиска воды. Понимание механизма, регулирующего этот процесс, может позволить управлять им.
- Создание устойчивых культур: «Мы можем в конечном итоге контролировать, когда и сколько дополнительных корней может сформировать растение», — говорит профессор Джан-Ён Ли. Это крайне важно для адаптации сельскохозяйственных культур к более непредсказуемому климату.
Текущие исследования в лаборатории Ли сосредоточены на дальнейшем изучении PDLP5 и подобных белков, чтобы понять, как именно они находят и закрепляются в плазмодесмах.