Растения питаются по односторонним маршрутам: ключ к устойчивости к засухе

Исследователи из Женевского университета (UNIGE) выяснили, как корни растений обеспечивают направленный транспорт воды и питательных веществ от периферии к центру. В зрелых корнях этот поток становится строго однонаправленным, что оптимизирует доставку ресурсов.

Механизм транспорта через плазмодесмы

Корни поглощают воду и питательные вещества из почвы через эпидермис, после чего они должны пройти через несколько концентрических слоёв клеток (кору, эндодерму) к сосудистым тканям. Считалось, что для этого используются плазмодесмы — микроскопические поры, соединяющие клетки.

Используя флуоресцентные молекулы GFP, команда проследила транспорт в модельном растении Arabidopsis thaliana. В молодых корнях GFP свободно перемещался между слоями в обоих направлениях. Однако в зрелых корнях транспорт стал строго однонаправленным — только от периферии к центру.

Роль размера пор

Учёные обнаружили мутант sesame, у которого плазмодесмы были аномально широкими, что позволяло молекулам двигаться в обоих направлениях. Это указывает, что именно размер пор контролирует однонаправленность потока.

Устойчивость к засухе

Мутанты sesame показали удивительную устойчивость к водному стрессу. После двух недель без воды большинство нормальных растений не восстановились, в то время как большинство мутантов sesame возобновили рост после полива.

«Мы пока не знаем точный механизм, но наши результаты показывают, что понимание межклеточного транспорта может привести к созданию культур, которые эффективнее поглощают питательные вещества или устойчивы к засухе — что критически важно для сельского хозяйства в условиях изменения климата», — объясняет профессор Мари Барберон.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Plant.