Учёные решили колючую проблему
Ответ на вопрос "Зачем растениям шипы?" прост: они защищают от голодных животных. Вопрос "Откуда берутся шипы?" сложнее, но учёные из Йеля нашли на него ответ.
Их открытие, опубликованное 18 июня в журнале Current Biology, может изменить способ выращивания апельсинов и других культур.
Сначала разберёмся в терминах. Острое защитное вооружение растений можно классифицировать как шипы (thorns), колючки (prickles) и иглы (spines).
У розовых кустов не шипы, а колючки — как у малины и ежевики. Колючки похожи на толстые волоски на руке и у роз растут из эпидермиса, или "кожи", объясняет Вивиан Айриш, заведующая кафедрой, профессор молекулярной, клеточной биологии и биологии развития и старший автор исследования.
У других растений, включая кактусы, есть иглы — ещё один тип острого оружия, которое формируется вместо листьев. Шипы же развиваются из побегов у таких растений, как бугенвиллея, боярышник и цитрусовые.
Айриш, также профессор экологии и эволюционной биологии, заинтересовалась шипами на старых деревьях гледичии трёхколючковой, которые часто встречаются на улицах Нью-Хейвена. Хотя у большинства современных гледичий шипы выведены селекцией, некоторые старые деревья с опасными шипами длиной в фут всё ещё существуют. Как учёный-растениевод, она хотела понять, как возникают эти структуры.
Оказалось, что объяснение — в стволовых клетках.
Исследовательская группа Айриш впервые показала, что у цитрусовых растений шипы возникают из популяций стволовых клеток. В отличие от типичных стволовых клеток животных или растений, которые продолжают делиться, стволовые клетки шипа подвергаются запрограммированной остановке. Учёные обнаружили, что два регулятора производства стволовых клеток, TI1 и TI2, постепенно отключают их активность в развивающемся шипе, пока от него не остаётся только острый кончик.
Когда исследователи генетически устранили эти два регулятора, активность стволовых клеток продолжилась, и вместо шипов цитрусовые растения производили новые ветви.
Это открытие может привести к созданию апельсиновых садов с большим количеством плодоносящих ветвей, которые будут менее опасны для сборщиков урожая.