МикроРНК регулируют развитие устьиц у растений
Исследователи из DGIST (Южная Корея) обнаружили, что сигналы окружающей среды активируют малые сегменты РНК, которые регулируют развитие и распределение устьиц — крошечных пор, участвующих в фотосинтезе. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) и могут помочь в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур.
Устьица — это поры растений, в основном на поверхности листьев, окружённые двумя замыкающими клетками. Они участвуют в газообмене и потере воды между растением и атмосферой.
Хотя молекулярные сигналы, включающие и выключающие гены, ответственные за превращение стволовых клеток в замыкающие, в целом известны, на развитие и распределение устьиц также влияют факторы среды. Например, инфекции патогенов, высокий уровень CO2 и температуры приводят к снижению плотности устьиц.
Молекулярный биолог Джун Квак и его коллеги исследовали, участвуют ли в этом процессе микроРНК (miRNAs) — сегменты РНК, регулирующие гены и дающие многоклеточным организмам гибкость для адаптации к изменениям среды.
Учёные разработали метод, позволивший «увидеть», какие miRNAs активируются при переходе от стволовой клетки к замыкающей. Оказалось, что чуть более половины всех известных miRNAs у растения Arabidopsis включаются на разных стадиях развития замыкающих клеток. Ингибирование или усиление экспрессии этих miRNAs меняло формирование и распределение замыкающих клеток, что указывает на их ключевую роль в развитии устьиц.
Особое внимание исследователи уделили miRNA под названием miR399, которая контролирует паттерн распределения устьиц. Ранее miR399 была известна как регулятор фосфатных транспортных белков в клетках растений, что предполагает связь между развитием устьиц и фосфатным гомеостазом.
«Это исследование показывает, что miRNAs — важнейший компонент развития и контроля устьиц, — говорит Джун Квак. — Дальнейшая работа поможет выявить неизвестные клеточные процессы, управляющие их формированием. Мы ожидаем, что наши результаты помогут разработать стратегию повышения урожайности путём регулирования плотности устьиц и, как следствие, эффективного контроля фотосинтеза в ответ на изменения окружающей среды».