Кончики корней растений имеют форму купола, характерную для арочных мостов
Исследователи из Японии обнаружили, что кончики корней растений часто сходятся к определённой форме из-за физических ограничений их роста.
В исследовании, опубликованном в феврале в журнале Development, учёные из Университета Осаки, Научно-технологического института Нары и Университета Кобе показали, что кончики корней ограничены куполообразным контуром из-за ограничений роста их тканей. Работа изучала, как геометрические и механические свойства растительных тканей регулируются в процессе развития.
Кончики корней у разных видов растений имеют общую куполообразную форму. Это сходство предполагает, что форма может быть ограничена эволюцией, так как корни должны эффективно проталкиваться сквозь почву, не разрушаясь.
Чтобы исследовать, как определяется форма кончиков корней, команда использовала морфометрический анализ и математическое моделирование. Они изучили форму кончиков первичных и боковых корней у арабидопсиса (Arabidopsis) и других видов цветковых растений.
Ключевые выводы:
- Форма кончиков корней у изученных видов сходится к уникальной кривой при изменении масштаба их размера.
- Эта кривая описывается как цепная линия — такая же, как у арочных мостов или цепи, висящей между двумя точками.
- Моделирование показало, что при такой форме механическая сила равномерно распределяется по поверхности кончика корня. Это может помогать корню эффективно проталкиваться сквозь почву.
Механизм формирования:
Для образования такой кривой в растущей структуре необходимы:
- Чёткая граница между растущей и нерастущей областями на боковом крае молодого корня.
- Пространственно равномерный, однонаправленный рост ткани в растущем кончике корня.
Молодые корни арабидопсиса демонстрируют оба этих свойства. У мутантных линий этих растений, где нарушено любое из этих требований, наблюдается отклонение от куполообразной формы.
Будущие исследования могут изучить, как локализованный и пространственно равномерный однонаправленный рост ткани являются общими ограничениями для поддержания формы купола у разных видов и классов корней. Это имеет потенциальное применение в сохранении растений и биотехнологии.