Почему корни растений растут вниз, а не вверх?

Корням необходимо расти вниз, чтобы исследовать почву и максимизировать поглощение воды. Но как они это понимают — вопрос, который интересовал учёных со времён Дарвина. Теперь исследователи под руководством Ноттингемского университета нашли ответ.

Гравитация сильно влияет на рост и развитие растений. После многих лет академических исследований междисциплинарная команда из Великобритании, Германии, Франции, Бельгии, Швеции и США наконец определила, как происходит этот процесс. Их результаты опубликованы в ведущем журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

При финансировании Совета по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC) профессор Малкольм Беннетт использовал новую технологию, чтобы выяснить, что происходит, когда корни решают расти вниз, а не вверх. Он сказал: «Это исследование демонстрирует ценность междисциплинарного подхода к вопросам науки о растениях. Объединив навыки математического моделирования с экспериментальной биологией, мы получили новый набор инструментов для изучения роста корней».

Учёные давно предполагали, что растения изгибаются в ответ на гравитацию из-за перераспределения растительного гормона ауксина в кончике корня. Это исследование объединило новую технологию DII-VENUS с математическим моделированием, чтобы показать, что ауксин действительно перераспределяется, когда корни поворачивают на 90 градусов, но гораздо быстрее, чем считалось ранее.

Этот междисциплинарный подход показывает, что ауксин перераспределяется на нижнюю сторону растущего корня в течение нескольких минут после его поворота на 90 градусов. Также видно, что этот градиент быстро исчезает, когда изгибающиеся кончики корней достигают «переломного момента» под углом 40 градусов к горизонтали. Формирование и исчезновение градиента ауксина служит «включением» и «выключением» реакции изгиба корня.

Сенсор ауксина DII-VENUS, недавно описанный в журнале Nature, использовался вместе с параметризованной математической моделью для создания высокодетальной карты распределения гормона во времени.