Учёные раскрыли механизм роста пыльцевой трубки

Международная группа исследователей выяснила, как пыльцевая трубка — клетка, формирующаяся из пыльцевого зерна, — удлиняется до тысячи раз, чтобы достичь семязачатка в глубине цветка. Ключевую роль в этом росте играет приток и отток протонов, создающий электрическую активность на клеточной мембране. Результаты исследования помогут понять связанные явления: производство семян, рост грибных гиф и даже развитие нейронов.

Исследование опубликовано в Nature Communications.

Пыльцевая трубка демонстрирует самый быстрый рост клеток среди всех живых организмов. В работе использовали модель Arabidopsis thaliana (резуховидку Таля), чья пыльцевая трубка растёт со скоростью до 3 мм в день.

Учёные создали мутантные линии растения, у которых инактивировали три гена семейства AHA (autoinhibited H⁺-ATPase). Это подавило рост пыльцевой трубки: оплодотворялись только ближайшие к поверхности семязачатки, и растения производили лишь 5% от нормального количества семян.

Эксперименты показали, что белки, кодируемые этими генами, действуют как протонные насосы. Они закачивают протоны из окружающей среды, закисляя кончик пыльцевой трубки и ускоряя его рост. Распределение протонов оказалось неоднородным: они скапливаются на кончике трубки, формируя градиент вместе с молекулами кальция и актина.

От семян до нейронов

Это открытие углубляет понимание производства семян и может помочь в создании улучшенных сортов сельскохозяйственных культур.

Кроме того, механизм апикального (верхушечного) роста, изученный на пыльцевой трубке, применим к другим биологическим системам: росту гиф грибов, нейронов и даже некоторых раковых клеток.