Гормоны роста растений: антагонисты сотрудничают

Два важнейших гормона роста растений, ранее считавшиеся антагонистами, также работают синергетически. Активность ауксина и цитокинина — ключевых молекул для роста растений и формирования органов, таких как листья и почки, на самом деле более тесно переплетена, чем предполагалось ранее.

Учёные из Гейдельберга, Тюбингена (Германия) и Умео (Швеция) сделали это удивительное открытие в серии сложных экспериментов с использованием резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), биологического модельного организма. Международная команда исследователей под руководством Яна Ломана, биолога стволовых клеток из Гейдельбергского университета, опубликовала свои результаты в научном журнале Nature.

Все надземные части растения — листья, почки, стебли и семена — в конечном итоге возникают из небольшой ткани на кончике побега, содержащей тотипотентные стволовые клетки. Поскольку стволовые клетки растений остаются активными на протяжении всей жизни организма, растения, в отличие от животных, способны расти и развивать новые органы в течение многих десятилетий. На периферии кончика побега ауксин заставляет клетки покидать пул стволовых клеток, дифференцироваться и формировать органы, такие как листья и почки. Цитокинин стимулирует деление и пролиферацию стволовых клеток, поддерживая количество клеток и, следовательно, потенциал роста растения.

Некоторые генетические факторы, участвующие в эффекте цитокинина на рост растений, были уже известны. В экспериментах с резуховидкой, сфокусированных на зоне роста на кончике побега, Ломан и его команда изучили роль ауксина во взаимодействии двух гормонов. Оказалось, что ауксин напрямую вмешивается в петлю обратной связи, включающую два гена, активируемых цитокинином — ARR7 и ARR15, — которые ограничивают действие цитокинина. Ауксин подавляет эти два гена, тем самым усиливая эффект цитокинина.

«Ауксин действует, поддерживая пул стволовых клеток», — объясняет Ян Ломан. — «Когда он заставляет клетки на периферии зоны роста формировать органы, ему всё равно необходимо обеспечить достаточное количество стволовых клеток». Это предотвращает падение числа стволовых клеток ниже критического минимума, что является ключевым для роста и выживания растения. «Мы постепенно начинаем понимать, как гормональные и генетические факторы переплетены для поддержания активности зоны роста. Теперь мы знаем, что гормоны и гены взаимодействуют множеством способов, каждый влияя на другой. Одиночных факторов не существует».