Как корни растений меняют рост во время "полового созревания": значение для устойчивого к климату земледелия

Исследование команды профессора Берта Де Райбела (VIB-Университет Гента) в сотрудничестве с VIB Screening Core и Гентским университетом раскрывает, как корни проходят фазу "полового созревания". Эта работа, опубликованная в Science, может иметь важные последствия для развития устойчивого к изменению климата сельского хозяйства.

Что происходит под землёй

Между первой и третьей неделей развития корни претерпевают значительные изменения. Исследователи выяснили молекулярные детали "корневого полового созревания". Их результаты подчёркивают ключевую роль белка SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE 13 (SPL13) в регуляции ориентации клеточных делений — процесса, необходимого для правильного роста и морфологии корня.

"Наше исследование даёт молекулярное понимание возрастных изменений, происходящих в корне в этой решающей фазе", — говорит профессор Де Райбел. — "Мы обнаружили, что изменение экспрессии генов транскрипционных факторов SPL, особенно SPL13, критически важно для этого перехода, регулируя ориентацию клеточного деления".

Сложности роста

Переход, вызванный активностью SPL13, характеризуется явными изменениями в морфологии и молекулярном профиле корней, что критически важно для общего развития растения.

Доктор Доминик Оденаерт, руководитель VIB Screening Core, объясняет: "Мы предоставили передовые технологии скрининга на основе микроскопии, которые позволили нам искать молекулы, изменяющие ориентацию клеточного деления в культурах клеток. Оценивая механизм действия идентифицированных соединений, мы смогли показать, что изменение продукции SPL13 в клетках заставляет корневые системы расти круче и глубже".

Изменение уровней экспрессии SPL13 даже позволило учёным ускорять или замедлять "старение" корня.

"Наше исследование не только представляет ранее неизвестный фундаментальный механизм развития растений, но и открывает новые пути для повышения урожайности и устойчивости растений к изменяющимся условиям окружающей среды", — поясняет профессор Де Райбел.

Важность транскрипционных факторов SPL в биологии растений подчёркивает их потенциальное применение в сельском хозяйстве через изменение паттернов роста корней, что может сделать культуры, например, более устойчивыми к засухе.

Раскрывая ранее скрытую сложность развития корней, это исследование также выявляет пробел в современных исследованиях растений. Большинство исследований используют образцы корней недельного возраста, но теперь ясно, что корни проходят через значительные изменения морфологии и экспрессии генов. Это означает, что подход к изучению роста корней в лабораторных условиях необходимо пересмотреть.