Обнаружены новые клетки, обеспечивающие движение органов для самоопыления растений

Исследование под руководством доктора Инь-Чжэн Вана (Институт ботаники Китайской академии наук) показало, что рыльце растения Chirita pumila способно к движению, которое связано с чувствительностью к воде.

Анатомические исследования выявили, что при поглощении воды рыльцем особый тип клеток, составляющий половину его объема, сильно удлиняется. Это напрямую связано с движением рыльца. Новые клетки названы сократительными.

• Строение клеток: Сократительные клетки заполнены сетевидной структурой, а их ядра оттеснены к краям. В отличие от них, паренхимные клетки имеют крупную центральную вакуоль.
• Механизм движения: После поглощения воды сократительные клетки удлиняются более чем в 8 раз, оставаясь заполненными сетчатой структурой. Это доказывает, что именно эта структура, а не вакуоль, отвечает за чувствительность к воде: она поглощает воду, расширяется и вызывает удлинение клетки, что приводит к движению рыльца.
• Подтверждение методами: CLSM-микроскопия не выявила сигналов от вакуолярной мембраны в сократительных клетках. Анализ TEM и флуоресцентных сигналов показал, что сетевидная структура образована эндоплазматическим ретикулумом с гранулярными рибосомами. RNA-seq анализ подтвердил значительное отличие профилей экспрессии генов сократительных клеток от паренхимных.

Наблюдения в природе показали, что рыльце совершает двунаправленное открывающее-закрывающее движение (сгибание), которое управляется сократительными клетками в ритме с суточными изменениями влажности.

Важное следствие: Это движение создает пыльцевой канал, соединяющий щель между лопастями рыльца с пыльником. Рыльце, двигаясь, непрерывно сдавливает пыльник, заставляя пыльцу напрямую попадать на воспринимающую поверхность рыльца через этот канал.

Таким образом, движение рыльца превращает цветочную систему, рассчитанную на перекрестное опыление насекомыми, в систему строгого самоопыления. Эта репродуктивная стратегия, вероятно, эволюционировала из-за нестабильности условий для перекрестного опыления насекомыми в среде обитания Chirita pumila и представляет собой новый непосредственный механизм репродуктивной гарантии.

Исследование опубликовано в журнале National Science Review.