Учёные выяснили, как растения изгибаются к свету

Исследование под руководством Университета Пердью может изменить представления учёных о том, как некоторые растения изгибаются к свету.

Процесс, называемый фототропизм, хорошо изучен у злаков, но его механизм было трудно определить у двудольных растений — большой группы цветковых растений, включающей многие сельскохозяйственные культуры. Исследование на модельном растении Arabidopsis thaliana показало, что гормоны, вызывающие фототропизм, распределяются от верхушки растения, а не в месте изгиба стебля, как считалось ранее.

Механизмы фототропизма у двудольных было трудно понять. Последнее десятилетие считалось, что гормон ауксин транспортируется вниз по стеблю, а затем перемещается латерально в эпидермальные области, вызывая изгиб. Команда профессора Ангуса Мерфи обнаружила, что ауксин вместо этого перераспределяется латерально на верхушке растения, а затем движется вниз к точке изгиба, как у злаков.

«Мы смотрели не в то место в нужное время», — сказал Мерфи, чьи выводы были опубликованы 7 июня в журнале PLoS Biology.

Наблюдать явление у двудольных было сложно, потому что тестирование нужно проводить на растениях, выращенных в темноте. Как только растения получают синий свет (регулирующий рост), начинаются другие фотоморфогенные процессы (раскручивание верхушки побега, производство листьев), что затрудняет наблюдение химических реакций фототропизма.

Команда нашла простое решение: растения выращивали в темноте, подвергали воздействию света для запуска фотоморфогенеза, а затем снова помещали в темноту. Это «сбрасывало» фототропический ответ. При повторном воздействии света фототропическую реакцию можно было наблюдать и измерять датчиками без помех от других процессов.

В статье также показано, что при воздействии синего света рецепторный белок фототропин1 блокирует другой белок — ABCB19, который необходим для транспорта ауксина от верхушки вниз по стеблю. Это создаёт «бассейн» ауксина на верхушке, который затем может распределяться латерально перед движением вниз к точке изгиба.

«Теперь мы знаем, что происходит на первой и последней стадиях фототропизма, но всё ещё нужно понять, как именно происходит латеральное распределение ауксина», — сказал Мерфи.