Исследователи из Университета Британской Колумбии обнаружили внутреннюю систему обмена сообщениями, которую растения используют для управления ростом и делением своих клеток. Эти процессы управления ростом имеют решающее значение для всех организмов, потому что без них клетки могут бесконтрольно размножаться, как это происходит при раке и бактериальных инфекциях.
Растения используют эту систему обмена сообщениями, чтобы выжить в суровых условиях или успешно конкурировать, когда условия благоприятны. Он говорит им, когда расти, когда застаиваться, когда расцветать и когда накапливать ресурсы - все это зависит от преобладающих условий. Понимание того, как все это работает, может способствовать инновациям в сельском и лесном хозяйстве и природоохранной деятельности по мере усиления изменения климата.
Профессор ботаники Университета Британской Колумбии Джеффри Вастенис и его коллеги обнаружили, что эта система управляется белком под названием CLASP. Белок, обнаруженный в растениях, животных и грибах, играет важную роль в росте и делении клеток, координируя сборку филаментов внутри клеток. Его ген в растениях был впервые идентифицирован Wasteneys в 2007 году.
Их исследование, опубликованное сегодня в Current Biology, показывает, что производство CLASP снижается гормоном роста растений, называемым брассиностероидом. Исследователи установили это, подвергнув кресс-салат - маленькое цветущее растение, произрастающее в Евразии и Африке - брассиностероиду. Это воздействие привело к замедлению роста растений, что очень напоминало мутантные версии растений, в которых полностью отсутствовал белок CLASP. Это наблюдение побудило команду провести эксперименты, доказавшие, что CLASP действительно является прямой мишенью для брассиностероидов.
Однако исследователи были озадачены тем, что ограничение роста за счет воздействия брассиностероидов является односторонним процессом, который просто останавливает деление клеток. Неожиданно исследователи обнаружили, что CLASP предотвращает деградацию рецепторов брассиностероидов, поэтому, когда CLASP не хватает, брассиностероид становится менее эффективным, что приводит к повторному повышению уровня CLASP. По сути, белок и гормон влияют друг на друга в цикле отрицательной обратной связи.
"Вы можете сравнить это с петлей обратной связи между хищником и добычей", - сказал Wasteneys. «Мы знаем, что популяции лис резко сокращаются, если они чрезмерно потребляют кроликов. В отсутствие лисиц популяции кроликов резко сокращаются, что в конечном итоге приводит к коллапсу их экосистемы.
"Эти результаты уникальны, потому что они впервые показывают, что CLASP управляет своей собственной судьбой, напрямую поддерживая гормональный путь, который регулирует его экспрессию."
Эти новые идеи представляют особый интерес для сельского хозяйства, поскольку отрасль ищет новые способы управления последствиями изменения климата, сказал Уэстениз.
"Одна из целей будущего - иметь умные растения, которые могут чувствовать окружающую среду и регулировать свое развитие, чтобы они надежно производили урожай во все более неблагоприятных условиях. Этот механизм имеет решающее значение для этого."
Команда Wasteneys с факультета ботаники работала с коллегами из Университета Манитобы и Университета Саскачевана. Их исследование было поддержано Советом по естественным наукам и инженерным исследованиям, Программой научных кафедр Канады и Канадским фондом инноваций.