Атлас экспрессии генов раскрывает двойную защиту корней растений от стресса и изменения климата
Растения не могут перемещаться, чтобы избежать угроз, поэтому многие развили защитный слой — перидерму, особенно вокруг корней. Однако её развитие у зрелых растений оставалось малоизученным.
Исследователи из Института Солка впервые создали комплексный атлас экспрессии генов перидермы растений на уровне единичных клеток. Атлас показывает, какие гены и биологические процессы контролируют развитие разных типов клеток перидермы. Работа опубликована в Developmental Cell 9 января 2025 года.
Ключевой интерес представляли феллемные клетки, богатые суберином. Эта молекула помогает:
- Надолго улавливать и хранить избыточный углерод из атмосферы в почве.
- Повышать устойчивость растений к корневой гнили.
Учёные использовали современные методы секвенирования единичных клеток на корнях Arabidopsis thaliana. Это позволило получить генетические профили каждого типа клеток перидермы (феллемы, феллогена, феллодермы) и отследить, как меняется экспрессия генов по мере их развития.
Основные открытия:
- Развитие феллемных клеток можно разделить на несколько генетически различных, но взаимосвязанных фаз.
- Ключевую регуляторную роль в этом процессе играет ген MYB67.
- Полученные данные проясняют переходные стадии, например, как феллогенные клетки (обладающие способностью, подобной стволовым клеткам) дают начало феллемным.
Это исследование открывает путь для:
- Стимуляции роста защитной перидермы у растений, сталкивающихся со стрессом из-за изменения климата.
- Потенциального усиления генов роста феллемных клеток для создания растений с улучшенной способностью улавливать и хранить углерод — ключевой цели инициативы Института Солка Harnessing Plants Initiative.
«Создав детальную карту того, как формируются и созревают эти корневые клетки, мы можем лучше понять и потенциально стимулировать этот процесс, чтобы помочь растениям удерживать больше углерода в высокопрочных формах», — говорит старший автор работы, профессор Вольфганг Буш.