Гормоны, регулирующие скорость роста корней, раскрыты

Корни растения растут и распространяются в почве, поглощая необходимую воду и минералы. Кончик корня — это зона активного деления клеток с последующим их удлинением. Разные зоны выполняют разные функции, работая вместе для расширения вглубь почвы. Достижение оптимальной скорости роста корней критически важно для выживания растения в условиях засухи и для максимизации распределения ресурсов к важным частям, таким как плоды и семена. Поэтому механизмы роста корней представляют большой интерес для учёных и тех, кто стремится повысить урожайность.

На клеточном уровне, по мере роста кончика корня вниз, должны координироваться два разных, но связанных баланса. Первый — между пролиферацией и стратегической инактивацией стволовых клеток, составляющих кончик корня; стратегическая инактивация, называемая покоем (quiescence), помогает сохранять нишу стволовых клеток в условиях стресса. Второй — между продолжением пролиферации стволовых клеток и их дифференцировкой в удлинённые зрелые клетки. Новое исследование Джутхамас Чайванон и Чжиюн Вана из Института Карнеги раскрывает механизмы, контролирующие баланс между этими аспектами — пролиферацией стволовых клеток, стратегической инактивацией и дифференцировкой в зрелые клетки, — которые вместе определяют скорость роста корня. Их работа опубликована в журнале Current Biology.

Одним из основных факторов, определяющих рост кончика корня, оказался класс стероидных гормонов — брассиностероиды. Исследователи обнаружили, что они действуют по градиенту концентрации, регулируя паттерны роста корня. Брассиностероиды встречаются во всём растительном царстве и регулируют многие аспекты роста, развития, а также устойчивости к внешним стрессам.

Во многих частях физиологии растения брассиностероиды функционируют совместно с другим растительным гормоном — ауксином. Эти два гормона координируют несколько процессов развития, включая дифференцировку сосудистой системы, удлинение проростка и развитие многих органов побега.

Однако результаты Чайванон и Вана показывают, что в росте кончика корня брассиностероиды и ауксин работают антагонистически, в отличие от их обычного синергизма. Два гормона были распределены в противоположных градиентах концентрации и оказывали противоположные эффекты на удлинение клеток корня. Баланс между их действиями регулировал скорость роста корня.

Команда идентифицировала более двух тысяч генов, регулируемых как брассиностероидами, так и ауксином. Около 70% этих совместно регулируемых генов реагировали на брассиностероиды и ауксин в противоположных направлениях — включались одним и выключались другим, или наоборот. Это демонстрирует их антагонистические отношения в корнях.