Обнаружен молекулярный механизм регенерации корней после обрезки корней у растений. Открытие, которое может привести к разработке новых методов регулирования роста растений в сельском хозяйстве и садоводстве.
Корневая система растения обладает высокой регенеративной способностью. Он играет решающую роль в поглощении воды и питательных веществ из почвы, и поэтому его потеря может представлять непосредственную угрозу для их жизни. Пластичность корневой системы также помогает растениям адаптироваться к неблагоприятным условиям, таким как сквозняк. Сельскохозяйственная техника, называемая обрезкой корней, использует эту естественную устойчивость для контроля роста растений. Он также использовался в садоводстве для контроля размера и силы роста растений, как это видно на примере бонсай.
Предыдущие исследования показали, что регенерация корней происходит посредством индукции образования боковых корней (LR), и что роль в этом процессе играет ауксин, хорошо изученный гормон роста, участвующий в различных процессах развития растений. Однако молекулярный механизм регенерации корней остается в значительной степени неизвестным.
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Plant and Cell Physiology, ученые впервые установили, что YUCCA9, один из одиннадцати генов YUCCA, участвующих в синтезе ауксина, играет основную роль в регенерации корневой системы.
Используя арабидопсис в качестве модели, исследовательская группа под руководством доцента Масааки Ватахики из Университета Хоккайдо обнаружила, что обрезка корней вызывает как формирование LR, так и рост существующих корней. Эксперименты по изучению экспрессии генов и использованию мутантов определили YUCCA9 как первичный ген, ответственный за биосинтез ауксина во время регенерации корневой системы после обрезки корней. В сотрудничестве с профессором Масаси Асахиной из Университета Тейкё команда также обнаружила явное увеличение уровня ауксина после резки.
Auxin обычно демонстрирует неравномерное распределение в телах растений в результате полярной транспортировки, что приводит к изгибу растения под действием силы тяжести или света. Команда обнаружила, что полярная транспортная система также необходима для регенерации корней.
Интересно, что группа обнаружила, что дефектные LR некоторых мутантов, передающих сигналы ауксина, могут быть восстановлены путем разрезания корней, что указывает на устойчивость передачи сигналов ауксина, вызванную разрезанием корней. Они также показали избыточность генов биосинтеза ауксинов с помощью мутантного анализа.
"Мы идентифицировали первичный ген биосинтеза ауксина, который отвечает за регенерацию корней при повреждении корней. Это открытие может привести к разработке новых методов подавления или усиления регенерации корней и, таким образом, контроля роста растений в сельском хозяйстве и садоводстве. ", - говорит Масааки Ватахики.