Примерно от 80 до 85 процентов наших потребностей в калориях покрывается за счет семян, либо непосредственно в виде пищи, либо косвенно, путем использования в качестве корма. Семена - результат размножения растений. В период цветения мужские и женские ткани взаимодействуют друг с другом различными способами. Когда пыльца попадает на рыльце цветка, она прорастает и образует пыльцевую трубку, которая затем быстро растет к завязи растения. Найдя яйцеклетку, пыльцевая трубка разрывается, высвобождая сперматозоиды, которые оплодотворяют яйцеклетку и инициируют образование семян.
Пыльцевая трубка взаимодействует с женской тканью растения
Во главе с Ули Гроссниклаусом, профессором кафедры биологии растений и микробов Цюрихского университета, международная исследовательская группа продемонстрировала, как пыльцевая трубка взаимодействует с тканями женского растения и реагирует на них. Пыльцевая трубка делает это, выделяя внеклеточные сигналы (пептиды RALF), которые она использует для исследования своего клеточного окружения и регулирования своего роста. Два рецептора на поверхности клетки позволяют ей воспринимать секретируемые сигналы и передавать их внутрь клетки.
Внутриклеточные сигналы регулируют рост
Работая вместе с командами Кристофа Рингли из UZH и Хорхе Мускетти из Университета Буэнос-Айреса, команда Гроссниклауса смогла определить, что для распознавания сигналов пыльцевой трубкой должны быть активны дополнительные белки - LRX белки. Эти белки были идентифицированы в UZH 15 лет назад Битом Келлером и его исследовательской группой, но их функция ранее была неясна. Белки LRX локализованы в клеточной стенке, окружающей растительные клетки, где могут стыковаться сигналы. «Мы подозреваем, что пыльцевая трубка исследует изменения в клеточной стенке, посылая сигналы и реагируя соответствующим образом, например, перестраивая свой рост», - говорит Ули Гроссниклаус. Растения редко производят и воспринимают сигналы одними и теми же клетками. Исследователи подозревают, что это позволяет пыльцевой трубке, которая растет чрезвычайно быстро, быстрее реагировать на изменения в окружающей среде, а не зависеть от сигналов от других соседних клеток.
Молекулярные идеи открывают широкий спектр потенциальных приложений
Описанные исследователями сигнальные пути участвуют во многих других основных процессах, и знание того, как они работают, открывает многочисленные возможности для применения в селекции растений. «Получив лучшее понимание того, как работают эти белки, мы сможем влиять не только на опыление и формирование семян, но также на развитие и рост растений или их защиту от вредителей», - заключает Ули Гроссниклаус..