Кончики растений определяют их общую форму

Растения растут на протяжении всей жизни благодаря небольшой структуре на кончиках побегов — меристеме. Это центр управления, который поддерживает стволовые клетки (способные превращаться в любой тип клеток) и создаёт органы растения, такие как боковые побеги и листья. Хотя все растения выполняют эти базовые задачи, форма и размер меристемы различаются у таких видов, как кукуруза и резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana).

Международная исследовательская группа под руководством профессора Марьи Тиммерманс из Центра молекулярной биологии растений Тюбингенского университета обнаружила, что меристема выполняет даже более масштабные задачи, чем считалось ранее. Она контролирует архитектуру всего растения непосредственно с самого кончика. Составив карту генетических сетей, участвующих в этих функциях у кукурузы, команда нашла ключевые отправные точки для технологического улучшения сельскохозяйственных культур. Результаты опубликованы в журнале Genome Research.

Адаптация к условиям окружающей среды

Меристема на кончике побега обрабатывает множество сигналов развития и окружающей среды. Ранее предполагалось, что она решает только, создавать ли новые стволовые клетки или органы. Команда Тиммерманс точно описала молекулярные сети, активные в клетках меристемы, создала их «дорожную карту» и определила функции каждой.

«На самом кончике меристема регулирует «настройки» растения так, чтобы каждое отдельное растение приобретало оптимальную форму для условий, в которых оно находится», — резюмирует Тиммерманс. «Мы определили механизмы, которые специфически контролируют стволовые клетки у кукурузы, и обнаружили, что они также влияют на общую архитектуру растения».

Эти новые данные можно использовать в селекции и выращивании растений. «Урожайность кукурузы неуклонно росла на протяжении последнего века. Однако значительного увеличения количества зёрен, производимых одним растением, не произошло», — отмечает Тиммерманс. «Вместо этого гибриды кукурузы были выведены для роста в более плотных посадках. Архитектура растений кукурузы, угол и форма листа играют жизненно важную роль в способности растения эффективно улавливать свет и осуществлять высокопроизводительный фотосинтез».

«Выявленные генетические сети теперь можно использовать для дальнейшей оптимизации», — говорит Тиммерманс.