Организованные целлюлозные волокна позволяют растениям расти, поддерживать себя и накапливать связанный углерод из атмосферы. Древесина и пищевые волокна в основном состоят из целлюлозы, а уголь получают из целлюлозы, синтезированной миллионы лет назад.
Исследователи разгадали давнюю загадку того, как растения контролируют расположение своих целлюлозных волокон.
Предыдущие исследования показали, что микротрубочки - полые трубки диаметром в одну тысячную человеческого волоса - играют ключевую роль в организации синтеза целлюлозы. Они делают это, направляя комплексы синтазы целлюлозы (CSC) - наномашины, которые раскручивают волокна целлюлозы, путешествуя вдоль клеточной мембраны.
Но когда микротрубочки удаляются лекарствами, РСК продолжают организованно перемещаться, что позволяет предположить, что действует другой механизм.
В этом исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, ученые из Центра Джона Иннеса открыли этот механизм.
Замедляя микротрубочки внутри растущих листьев, раздвигая их и полностью удаляя в некоторых экспериментах, они обнаруживают систему, которая может независимо направлять CSC.
В этой системе CSC взаимодействуют с целлюлозными следами, оставленными другими комплексами, подобно муравьям, следующим химическим следам, оставленным другими муравьями.
Дальнейшее исследование показывает, что эта автономная система может быть подавлена управлением микротрубочками, что позволяет перенаправлять «столбцы муравьев» в ответ на сигналы окружающей среды и развития.
В совокупности результаты показывают, что растения имеют двойную систему управления для организации своих целлюлозных волокон.
Исследование приходит к выводу, что наличие двойного руководства может обеспечить общий механизм, обеспечивающий как сильную согласованность, так и гибкость реакции на сигналы окружающей среды и развития, позволяя эффективно регулировать рост и прочность клеточных стенок.
«Обнаруженный нами механизм не был предсказан», - говорит ведущий автор доктор Джорди Чан. «Мы надеемся, что наши результаты помогут ученым, интересующимся тем, как растения строят себя, и тем, кто заинтересован в применении этих знаний для обеспечения устойчивой продуктивности сельскохозяйственных культур и защиты окружающей среды».