Ученые раскрыли 50-летнюю тайну роста растений
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде впервые продемонстрировали, как небольшая молекула ауксина превращает одну клетку в дерево. Полвека было известно, что все растения зависят от ауксина для роста, но механизм оставался неясным.
Ключевое открытие: как ауксин запускает рост
Растительные клетки заключены в жесткие клеточные стенки, состоящие из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина. Рост требует разрыхления этой структуры.
- Старая теория: Ауксин вызывает закисление клеточной стенки, что ослабляет связи между компонентами и позволяет стенке расширяться.
- Новое решение: Команда под руководством профессора Чжэньбяо Яна обнаружила, что ауксин активирует накачку протонов в клеточную стенку, понижая её pH. Это закисление активирует белок экспансин, который разрывает связи между целлюлозой и гемицеллюлозой.
Двойной эффект закисления
- Разрыхление стенки: Активация экспансина.
- Создание давления: Нагнетание протонов также стимулирует поступление воды в клетку, создавая тургорное давление.
"Как воздушный шар, расширение зависит от того, насколько толсты стенки и сколько воздуха вы нагнетаете внутрь", — объяснил Ян.
Два пути ауксина
Известны два механизма регуляции роста ауксином:
- Описаный в исследовании: Прямое закисление клеточной стенки через накачку протонов.
- Геномный путь: Активация экспансинов и других факторов роста через экспрессию генов в ядре клетки (этот путь также приводит к закислению).
Марк Эстель, эксперт в этой области, назвал работу Янга "значительным прогрессом в понимании того, как ауксин регулирует расширение клеток".
Значение открытия
Ауксин критически важен практически для всех аспектов роста и развития растений: формирования плодов, семян, корней, ответа на свет и гравитацию. Более глубокое понимание его работы может повлиять на сельское хозяйство, производство возобновляемой энергии и, потенциально, медицину.