Обнаружен новый механизм действия растительного гормона ауксина

Ауксин — это гормон, необходимый для развития растений, так как он контролирует множество процессов: от формирования зародыша в семени до ветвления растущего растения. Ранее считалось, что основной механизм передачи сигнала ауксина работает в ядре клетки и действует только через регуляцию транскрипции генов. Теперь учёные под руководством Иржи Фримла из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) доказали существование другого механизма, который позволяет клеткам корня реагировать на ауксин немедленно. Этот механизм обеспечивает быстрое изменение направления роста корня.

Когда семя прорастает, его корню необходимо быстро определить направление силы тяжести и изогнуться, чтобы расти глубже в почву, где он может закрепиться и найти воду и питательные вещества. Для изгиба рост клеток продолжается на одной стороне корня и подавляется на другой. Было известно, что это подавление запускается гормоном ауксином и происходит очень быстро, но точное время реакции было трудно измерить. Используя инновационную установку, исследователи смогли точно измерить время, необходимое корням для реакции на изменение концентрации ауксина. Они пришли к выводу, что чрезвычайно быстрая адаптация скорости роста происходит слишком быстро, чтобы её можно было объяснить механизмом транскрипции генов, и поэтому должна включать соответствующий быстрый механизм восприятия.

Новая ветвь в старом пути

Однако новый механизм не является полностью неизвестным. Для него необходимы компоненты хорошо изученного пути — рецептор TIR1. «С помощью нашей экспериментальной установки мы доказали, что передача сигнала действительно нетранскрипционная, но мы увидели, что компоненты исходного транскрипционного пути необходимы», — объясняет Иржи Фримл. «Это означает, что мы видим не совершенно новый путь, а новую ветвь канонического пути», — добавляет он.

С помощью перевёрнутого микроскопа и микрофлюидных каналов

Используя микроскоп, перевёрнутый на бок (метод, ранее разработанный той же исследовательской группой и позволивший создать впечатляющее видео растущих корней, победившее в конкурсе «Nikon Small World in Motion»), команда смогла наблюдать за ростом корней в их естественной ориентации. Но для измерения времени реакции потребовалось дальнейшее развитие техники: им нужно было иметь возможность быстро менять раствор, в котором растут корни.

«Обычно исследователи добавляют ауксин, а затем помещают образец под микроскоп, но при таком методе теряются драгоценные секунды или даже минуты — а именно эти первые минуты были критически важны для данного исследования», — объясняет Матьяш Фендрих. Решением, найденным командой, стало выращивание корней в микроскопических каналах, заполненных нужной жидкостью. «Это позволило нам менять концентрацию ауксина и немедленно измерять реакцию корня», — добавляет он.