Ученые выяснили, как работает «эрекция» пыльцевых трубок у растений
Пыльцевая трубка мужского зерна пыльцы может вырастать в тысячи раз длиннее своего исходного размера, чтобы доставить сперматозоиды к яйцеклетке. Исследователи из Копенгагенского университета определили механизм этого роста, который может быть важен для понимания роста человеческих нервных клеток.
Когда пыльца достигает женской части цветка, из неё вырастает длинная трубка, содержащая сперматозоиды. Эта пыльцевая трубка может удлиняться в несколько тысяч раз. Механизм этого роста оставался неясным более 100 лет.
Исследователи из Департамента наук о растениях и окружающей среде Копенгагенского университета обнаружили, что рост управляется электрической цепью, приводимой в действие микроскопическими протонными насосами. Результаты опубликованы в Nature Communications.
«Мы были поражены тем, насколько сложен механизм оплодотворения у растений. Наше исследование сделало мир немного мудрее», — говорит профессор Михаэль Броберг Пальмгрен.
Рост «по запаху» и роль генов AHA
Пыльцевая трубка растёт, непрерывно удлиняя свой кончик (апикальный рост), и «идёт по запаху» к яйцеклетке. В модельном растении резуховидке Таля скорость роста достигала примерно 3 мм в день.
Ключевую роль играют гены AHA, которые кодируют протонные насосы. Эти насосы контролируют пульсирующий кислотно-щелочной баланс в трубке и создают электрическое напряжение на её клеточной мембране.
Учёные отключали эти гены в различных комбинациях. В экспериментах мутантные пыльцевые трубки с выключенными генами росли с сильной задержкой и плохо находили путь.
Значение для нейробиологии
Это фундаментальное исследование, но его результаты могут быть полезны для медицины.
«Очень мало известно о том, что контролирует рост нервов, что крайне важно для восстановления после повреждений. Наши результаты могут помочь лучше понять процесс апикального роста, который характерен и для нервной системы человека», — отмечает Пальмгрен.
Профессор подчёркивает, что растения по-прежнему удивляют учёных своей сложностью: «Чем больше мы исследуем, тем более продвинутыми оказываются растения. Нет оснований считать их менее сложными, чем мы, люди».