Секрет природы для создания листьев
Исследование раскрыло "секретный рецепт", который природа использует для создания разнообразных форм листьев.
Открытие было сделано в ходе изучения хищного растения Utricularia gibba (пузырчатка), у которого в процессе эволюции сформировались необычные чашевидные листья-ловушки с "дверцами" для поимки добычи.
Команда из Центра Джона Иннеса использовала это водное растение как модель для понимания общих принципов формирования листьев у растений.
В этом исследовании, опубликованном в журнале Science, они обнаружили, что простые изменения в активности генов в листовой почке обеспечивают гибкий механизм формирования листьев любой формы и размера.
Ключевое открытие
- Учёные выявили, что сложные формы листьев хищных растений эволюционировали из видов с плоскими листьями посредством простых сдвигов в активности генов.
- Была обнаружена поляризационная система — своего рода внутренний клеточный компас, который ориентирует рост и формирование листа из клеточного пласта.
- Анализ показал, что инициация и развитие ловушки у Utricularia gibba зависят от ограничения активности определённых генов небольшой областью. Без этого ограничения ловушки не формируются, и образуются только игольчатые листочки.
Общий принцип
Предложенная модель объясняет, как такие сдвиги в активности генов устанавливают поляризационное поле, которое ориентирует рост тканей. Это даёт простое механистическое объяснение разнообразию форм листьев и показывает, как чашевидные листья эволюционировали из плоских.
Почему изучать исключения?
Большинство листьев плоские для эффективного фотосинтеза. Однако, по аналогии с изучением точки кипения воды в условиях разного давления, исследование исключений (например, листьев-кувшинов хищных растений) помогает понять общие принципы.
Понимание этих принципов формирования листьев может помочь учёным и селекционерам в создании более устойчивых сельскохозяйственных культур.