Прорыв в понимании развития органов растений

Растения растут вверх из кончика недифференцированной ткани, называемой апикальной меристемой побега. По мере роста клетки-предшественники в центре меристемы делятся. Однако клетки на периферии дифференцируются, образуя органы растения, такие как листья и цветы. Между этими двумя слоями группа пограничных клеток переходит в состояние покоя, формируя барьер. Он не только отделяет стволовые клетки от дифференцирующихся, но и в конечном итоге образует границы, разделяющие органы растения.

Поскольку форма растения определяется формированием органов и созданием границ между ними, понимание механизмов, управляющих этими процессами, может помочь в проектировании архитектуры сельскохозяйственных культур для лучшего захвата света и повышения урожайности.

Новое исследование двух команд под руководством Чжиюна Вана и Кэтрин Бартон из Института Карнеги сосредоточено на роли ключевого растительного гормона брассиностероида в создании архитектуры побега. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences на неделе 3 декабря.

Как и у всех организмов, рост и развитие растений регулируются внутренними химическими сигналами, включая гормоны, такие как брассиностероид. Сигнальный путь брассиностероида участвует в регуляции более 1000 генов растений. Мутантные растения с дефицитом брассиностероида, выращенные в темноте, проявляют признаки растений, выращенных на свету. У них также есть дефекты на многих этапах жизненного цикла, включая снижение всхожести семян, карликовость и стерильность.

Новое исследование выявило еще одну роль брассиностероида: формирование границ между органами. Растения, сделанные гиперчувствительными к брассиностероиду, демонстрировали сращение органов.

Исследование показало, что активация пути брассиностероида подавляет группу генов семейства cup-shaped cotyledon (CUC), ответственных за формирование границ органов. Команда продемонстрировала, что белок в пути брассиностероида, ответственный за связывание с ДНК и подавление генов CUC, присутствует в высоких уровнях в недифференцированных стволовых клетках меристемы и зачатках развивающихся органов, но очень низок в пограничных клетках. Это говорит о том, что разные уровни активности брассиностероида способствуют противоположному ростовому поведению этих трех типов клеток.

«Эта работа связывает растительные стероиды с ростом, развитием и формированием границ органов, обеспечивая связь между физиологией растения и его архитектурным дизайном», — заявили Ван и Бартон.