Механизм загрузки флоэмы у кукурузы объясняет её высокую продуктивность

Кукуруза (маис) отличается значительно более высокой скоростью роста и продуктивностью по сравнению со многими другими культурами. Это связано с её особой анатомией листа и особой формой фотосинтеза (C4), которые позволяют растению производить больше фотоассимилятов. Для их распределения по растению требуются более эффективные транспортные стратегии.

Исследователи из HHU обнаружили ранее не описанный механизм загрузки флоэмы, в котором ключевую роль играет обкладка сосудистого пучка (bundle sheath) — место фактического транспорта соединений, таких как сахара или аминокислоты.

Ключевые отличия от модели Arabidopsis thaliana:

• В Arabidopsis сахара, высвобождаемые через SWEET-транспортеры из клеток паренхимы флоэмы, активно транспортируются непосредственно в соседние клетки-спутницы.
• В кукурузе сахар высвобождается в направлении флоэмы двумя крупными клетками обкладки.
• Большая площадь поверхности клеток обкладки по сравнению с клетками паренхимы флоэмы позволяет достичь значительно более высоких скоростей транспорта.

Развитие этого механизма могло стать решающим эволюционным шагом к высокой скорости транспорта, сделавшей кукурузу особенно успешной культурой. Вероятно, он также связан с более эффективным C4-фотосинтезом кукурузы по сравнению с C3-фотосинтезом других растений.

Методология: Использование подхода секвенирования отдельных клеток позволило впервые различить разные типы клеток обкладки в листе кукурузы, которые выглядят одинаково.

Значение открытия:

• Проф. Вольф Б. Фроммер: «Растения кукурузы чрезвычайно продуктивны благодаря C4-фотосинтезу. Можно предположить, что продуктивность риса или других культур можно повысить, перенеся механизм загрузки из кукурузы на эти культуры».
• Маргарет Безручик, первый автор: «С помощью этой технологии мы ожидаем, что в будущем будет открыто больше типов клеток, особенно в сосудистых пучках».