Биологи раскрыли секреты роста кончиков растений

Биологи из Университета Массачусетса в Амхерсте впервые применили метод многогенного сайленсинга для одновременного "выключения" девяти генов в многоклеточном организме — мхе Physcomitrella patens. Это позволило раскрыть молекулярные механизмы, определяющие направление роста кончиков определённых растительных тканей (поляризованный рост).

Исследование проливает свет на процессы в корневых волосках и пыльцевых трубках у всех семенных растений. Корневые волоски увеличивают площадь всасывания воды и минералов, а пыльцевые трубки необходимы для оплодотворения. На молекулярном уровне механизмы, определяющие направление их роста, изучены слабо.

Практическое значение:

  • Контроль роста пыльцевых трубок может предотвратить перекрёстное опыление генетически модифицированных культур (кукуруза, соя) с дикими растениями.
  • Стимуляция роста корневых волосков может повысить засухоустойчивость сельскохозяйственных культур.

Методология:

Учёные сфокусировались на двух белках: актине (формирует полимерные филаменты, необходим для роста) и форминах (регулируют полимеризацию актина). Используя многогенный сайленсинг, они смогли "выключить" целое семейство генов форминов, что позволило обойти проблему функциональной избыточности, когда один белок замещает функцию другого.

Ключевые выводы:

  1. Нормальный поляризованный рост контролирует только одна интактная подгруппа форминов. Удаление любой её части останавливает рост кончика.
  2. Эта подгруппа форминов в мхе оказалась самой быстрой из известных в любом организме. Учёные предполагают, что высокая скорость нужна для гибкости и быстрой адаптации растущего кончика к изменяющимся условиям.

Важность подхода:

Работа объединила in vitro (биохимические тесты на скорость во Франции) и in vivo (эксперименты на живом мхе) исследования. Такой комбинированный подход критически важен для полного понимания биологических процессов, так как позволяет связать свойства отдельной молекулы с её функцией в целостном организме.

Источник: Proceedings of the National Academy of Sciences