Этилен и кислород управляют регенерацией перидермы после повреждения растений
Растения обладают уникальной способностью чувствовать повреждение тканей и быстро восстанавливать защитные внешние слои — процесс, жизненно важный для выживания в условиях стресса. Перидерма — специализированная защитная ткань многих древесных растений — служит барьером против потери воды, патогенов и механических повреждений. Однако механизмы, с помощью которых газообразные молекулы позволяют растениям быстро обнаруживать нарушения поверхности, долгое время оставались неясными.
В новом исследовании, опубликованном в Plant Communications 8 декабря, группа учёных под руководством профессора Чэнь Янина из Синьцзянского института экологии и географии Китайской академии наук сообщила о новых данных о газо-регулируемой передаче сигналов при ранении. Изучив последние достижения в этой области, исследователи показали, что изменения в динамике диффузии этилена и кислорода внутри тканей растения обеспечивают эффективный и быстрый способ обнаружения повреждений поверхностных барьеров.
«Когда наружный барьер растения повреждён, эндогенный газ этилен легче уходит в атмосферу (эффлюкс), а кислород из окружающей среды проникает в ткань (инфлюкс)», — пояснил первый автор исследования доктор Хасан Икбал.
Учёные обнаружили, что эти сдвиги в газовых градиентах изменяют микроокружение вокруг раненой области, что, вероятно, запускает генетические и метаболические пути, участвующие в регенерации перидермы. Этот ответ включает активацию деления и дифференцировки клеток феллогена с последующим накоплением защитных соединений, таких как суберин и лигнин, которые восстанавливают целостность барьера.
Также было проведено сравнение стратегий ответа на ранение в разных органах растений. В корнях динамика этилена и кислорода играет ключевую роль в раннем обнаружении повреждений. Напротив, надземные ткани, которые часто не образуют классическую перидерму, могут в большей степени полагаться на летучие органические соединения, такие как летучие вещества зелёных листьев (green leaf volatiles, GLVs), для распознавания и реакции на повреждения. Эти различия подчёркивают разнообразные и специализированные механизмы, которые растения эволюционно выработали для преодоления повреждений тканей в различных экологических контекстах.
Исследование имеет важное значение для сельского хозяйства и послеуборочного хранения. Понимание и усиление этих естественных процессов заживления ран может помочь снизить потери урожая при хранении, улучшить качество основных культур, таких как корнеплоды и клубни, а также разработать методы обработки или контролируемые атмосферы хранения, способствующие быстрой регенерации тканей.