Ауксин - это гормон, необходимый для развития растений, поскольку он контролирует широкий спектр процессов от формирования зародыша в семени до ветвления растущего растения. Ранее считалось, что основной сигнальный механизм ауксина работает в клеточном ядре и действует только за счет регуляции транскрипции генов. Теперь ученые во главе с Иржи Фримлом из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) продемонстрировали, что существует другой механизм, и что клетки корней должны быть способны немедленно реагировать на ауксин. Этот механизм обеспечивает быструю адаптацию направления роста корней.
Когда семя растения прорастает, его корень должен быстро установить направление силы тяжести и изгибаться, чтобы углубиться в почву, где он может закрепиться и найти воду и питательные вещества. Чтобы согнуться, рост клеток может продолжаться на одной стороне корня и подавляться на другой. Было известно, что это торможение вызывается гормоном ауксином и происходит очень быстро, но точное время реакции было трудно измерить. Используя инновационную установку, исследователи теперь могли точно измерить время, необходимое корням, чтобы отреагировать на изменения концентрации ауксина. Они пришли к выводу, что чрезвычайно быстрая адаптация скорости роста была слишком быстрой, чтобы ее можно было объяснить механизмом транскрипции генов, и, следовательно, должна включать в себя соответствующий быстрый механизм восприятия.
Новая ветка на старом пути
Но новый механизм не совсем неизвестен. Компоненты хорошо изученного пути, рецептора TIR1, необходимы для недавно открытого механизма.«С нашей экспериментальной установкой мы доказали, что передача сигналов действительно не является транскрипционной, но мы увидели, что необходимы компоненты исходного пути транскрипции», - объясняет Йиржи Фримл, профессор IST Austria и руководитель исследовательской группы. «Это означает, что мы смотрим не на совершенно новый путь, а на новую ветвь канонического пути», - добавляет он.
С перевернутым микроскопом и заполненными жидкостью микроканалами
С перевернутым на бок микроскопом - метод, который был разработан ранее той же исследовательской группой и привел к созданию захватывающего видео о растущих корнях, победившего в прошлогоднем конкурсе Nikon Small World in Motion Competition. » - команда смогла наблюдать, как корни растут в своей естественной ориентации. Но измерение времени реакции требовало дальнейшего развития методики: нужно было уметь быстро менять раствор, в котором растут корни.
Обычно люди применяли ауксин, а затем помещали образец в микроскоп, но с этим методом они теряли драгоценные секунды или даже минуты - и именно эти первые несколько минут были необходимы для этого. исследование», - объясняет Матяш Фендрих, ведущий автор исследования, бывший постдоктор в группе Фримла, а ныне доцент Карлова университета в Праге. Решение, найденное командой, заключалось в том, чтобы позволить корням расти в микроскопических каналах, заполненных нужной жидкостью. «Это позволило нам изменить концентрацию ауксина и сразу же измерить реакцию корня», - добавляет он.