Большая часть растения скрыта под землей. Эта скрытая корневая система необходима растению: она обеспечивает стабильность, воду и питание. В отличие от млекопитающих, у которых план тела является окончательным при рождении, образование новых корневых ветвей обеспечивает рост корневой системы на протяжении всей жизни растения. Лаборатории профессора Айва Де Смета и профессора Тома Бекмана (VIB-UGent Center for Plant Systems Biology) совместно с исследователями из Ноттингемского университета (Великобритания), Гейдельбергского университета (Германия) и Копенгагенского университета (Дания) выявили новый компонент, контролирующий развитие корневых ветвей, поддерживающих растения. Их выводы будут опубликованы на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
проф. Айв Де Смет и его команда исследуют, как растения справляются с изменением окружающей среды, особенно с экстремальными температурами и засушливым стрессом. Профессор Том Бекман и его команда исследуют, как развивались и развивались (боковые) корни. У растений постоянно образуются новые органы. Для этого необходимо четкое регулирование того, когда и где формируется новый орган, и того, как должны расти и делиться клетки, которые будут составлять этот орган.
Чтобы исследовать формирование органов у растений, исследователи использовали ветвление корней в качестве модельной системы. Этот процесс происходит непрерывно вдоль растущего корня, бесконечно увеличивая корневую систему, и требует чрезвычайно тонкой координации асимметричных клеточных делений в клетках, способных дать начало новым корням, вместе с синхронизацией процессов в окружающих тканях. Это гарантирует, что корни будут расти наилучшим образом, используя питательные вещества и воду в почве.
Доктор. Рамакришна (Ноттингемский университет), который является первым автором исследования, объясняет, как команда обнаружила новый компонент, с помощью которого растения контролируют это: стадиях процесса. Это привело к идентификации фермента, модифицирующего клеточную стенку - молекулы, регулирующей химические реакции - которая контролирует деление клеток, приводящее к росту нового корня. Мутации в гене, кодирующем этот фермент, привели к набуханию корневых клеток, которые дают начало новому боковому корню и приводят к последующим дефектам в первых асимметричных клеточных делениях при образовании корневых ветвей."
Эти результаты показывают, что очень жесткая регуляция размера клеток влияет на положение клеточных делений и, следовательно, на расположение и рост новых корневых ветвей. Идентификация фермента клеточной стенки, действующего во внеклеточном пространстве и опосредующего деление стволовых клеток растений, предполагает, что нам необходимо принять во внимание гораздо более широкий спектр белков в наших будущих поисках, чтобы распутать процесс ветвления корней.
проф. Том Бекман (VIB-UGent) добавляет: «Идентификация этого фермента - только первый шаг. Следующая задача - выяснить, как эти модификации клеточной стенки контролируют размер клетки и как это координируется с другими молекулярными процессами во время ветвления корней».
проф. Айв Де Смет (VIB-UGent) продолжает: «В конечном счете, мы стремимся понять, как растения реагируют на постоянно меняющуюся среду. Улучшение строения корня может способствовать стабилизации урожая растений в неблагоприятных условиях окружающей среды».
Это исследование и новые направления исследований, которые оно открывает, могут привести к инновационным методам улучшения архитектуры корней в пользу более высоких урожаев и повышения устойчивости растений к засухе и нехватке питательных веществ.