Влияние транспортеров ауксина на фертильность мха Physcomitrella

Исследователи из Университета Фрайбурга и кластера передовых исследований CIBSS обнаружили, что белки-транспортеры гормона ауксина (PIN-белки) влияют на фертильность мха Physcomitrella (Physcomitrium patens), также известного как земноводный мох. Результаты опубликованы в журнале New Phytologist.

Двойная роль белка PINC

У Physcomitrella три PIN-белка. Два из них важны для роста листьев и побегов, а функция третьего, PINC, была неизвестна. Растения без PINC росли нормально, однако при изучении в условиях, индуцирующих образование половых органов (низкая температура, короткий световой день), выявилось его двунаправленное влияние на фертильность.

1. Влияние на подвижность сперматозоидов

У растений без PINC больше сперматозоидов были способны плавать и имели прямые, а не скрученные жгутики. Поскольку мхи — одни из немногих наземных растений со жгутиковыми сперматозоидами, которые должны плыть к яйцеклетке по каплям воды, этот результат неожидан: механизм, снижающий подвижность сперматозоидов, кажется эволюционно невыгодным.

2. Влияние на прикрепление споровой коробочки

Напротив, отсутствие PINC негативно сказывалось на удержании споровой коробочки (спорогона), которая развивается из оплодотворенной яйцеклетки. Без PINC её отрыв от женских органов (аналог абортации эмбриона) происходил значительно чаще.

Открытие «кольца Лорха»

Ключевую роль в прикреплении играет коричневое кольцевидное образование у основания ножки спорогона. Оно было описано немецким ботаником Вильгельмом Лорхом в 1909 году, но с тех пор не изучалось. Исследователи назвали его кольцом Лорха. Это структура интегрирует сигналы ауксина с механическими свойствами, обеспечивающими закрепление споровой коробочки.

Значение исследования

  • Впервые показано, что ауксин участвует в сперматогенезе мхов.
  • Обнаружена ранее неизвестная функция PIN-белка PINC, влияющая на фертильность через микроскопические структуры.
  • Открыто и названо кольцо Лорха — важная структура для удержания спорогона.
  • Результаты открывают новое направление исследований роли ауксина и его транспортеров в репродукции не только мхов, но и других растений.
2023-01-26