Ученые определили белок, контролирующий рост и форму листьев
Ученые из Института селекции растений Общества Макса Планка в Кёльне обнаружили, как белок LMI1 контролирует рост и форму листьев.
Исследователи из лаборатории директора института Мильтоса Циантиса изучают механизмы, лежащие в основе разнообразия форм листьев в природе. В центре их внимания оказались малоизученные прилистники — выросты у основания листа, размер и функция которых сильно различаются у разных видов растений.
- У модельного растения Arabidopsis зрелые прилистники остаются крошечными.
- У других растений, например, садового гороха, прилистники составляют большую часть листа.
Как LMI1 контролирует размер
Используя генетику, микроскопию и математическое моделирование, ученые показали, что LMI1 удерживает прилистники в малых размерах. Если этот белок производится в клетке во время развития листа, она перестает делиться и просто продолжает расти. Такой тип созревания клетки:
- Препятствует ее развитию в другие типы клеток.
- Ограничивает пул клеток для дальнейшего роста ткани.
- Приводит к уменьшению размера конечного органа, несмотря на раннее увеличение размера самих клеток.
«Лист остается меньше, несмотря на более крупные клетки», — объясняет Франческо Вуоло.
Роль в формировании сложных листьев
LMI1 также играет решающую роль в регуляции морфологии листьев у других растений. Исследователи обнаружили, что у гороха этот белок не производится в крупных листовидных прилистниках. Вместо этого он экспрессируется в верхней части листа, где формируются нитевидные органы для лазания — усики.
«Клетки в усиках также становятся крупнее и меньше делятся», — сказал Вуоло.
Таким образом, паттерн производства LMI1 в листе гороха, вероятно, ответственен за его характерную форму: с усиками на кончике и крупными прилистниками у основания.
Значение открытия
Эти важные открытия проливают новый свет на происхождение прилистников, предполагая, что они, по сути, являются скрытыми листьями, которые удерживаются в репрессированном состоянии белком LMI1.
Исследование решает как давние вопросы морфологии растений, которые занимали еще Чарльза Дарвина (1865 г.), так и открывает новые пути для изучения роли роста в эволюции формы листа.
«Однажды это может внести вклад в селекцию новых сортов растений для сельского хозяйства с видоизмененными листьями или другими органами. Например, мы сейчас исследуем роль белка LMI1 в росте плода томата как важной сельскохозяйственной характеристики», — сказал Мильтос Циантис.