Как растение останавливает развитие боковых корней

Новое исследование из Вашингтонского университета в Сент-Луисе выявило клеточный транспортер, который связывает два мощнейших гормона развития растений — ауксин и цитокинин — и показывает, как они участвуют в «торможении» инициации и роста боковых корней. Работа Люсии Страдер и её соавторов опубликована 18 июля в журнале Developmental Cell.

Гормональные «тормоза»

• Ауксин контролирует почти все аспекты роста и развития растений, включая стимуляцию роста корней.
• Цитокинин оказывает ограничивающее действие, контролируя места, где могут появиться новые боковые корни.

Ранее прямые связи между тем, как один гормон влияет на другой в процессе образования боковых корней, не были хорошо изучены.

Транспортер TOB1 как ключевое звено

Работая с модельным растением Arabidopsis thaliana, Страдер обнаружила, что клеточный транспортер, названный TOB1, может «прятать» предшественник ауксина — IBA — перемещая его в вакуоль (клеточную структуру для хранения). Это предотвращает превращение IBA в активный ауксин со всеми его корнеобразующими способностями.

«Если TOB1 — это тормоз, то цитокинин — это нога на тормозе. Это то, что определяет, сколько TOB1 должно быть вокруг, чтобы подавить образование боковых корней», — поясняет Страдер.

Растения могут усиливать или ослаблять это «торможение» по необходимости. Когда исследователи с помощью методов генной модификации устранили этот транспортер, у следующего поколения растений наблюдался драматический эффект: количество боковых корней удвоилось по сравнению с диким типом, без ущерба для глубины корневой системы.

Эксперименты также показали, что TOB1 эффективно работает как транспортер IBA не только в растениях, но и в дрожжах и ооцитах лягушки.

Значение для сельского хозяйства

Молекулярные механизмы, регулирующие архитектуру корневой системы, изучены недостаточно. Понимание того, как и почему растения формируют разные типы корневых систем, может помочь в создании культур, лучше приспособленных к различным почвенным условиям.

В последующих работах Страдер уже начала изучать, как мутанты TOB1 реагируют на почвы с разным содержанием микроэлементов.

«В начале это выглядит как хорошая сельскохозяйственная черта. Вы хотите, чтобы все ваши растения в почве исследовали больше пространства, чтобы получить больше питательных веществ и воды», — говорит Страдер.

«Но если у вас вообще нет тормоза, вы тратите время на создание всё большего и большего количества корней. Вероятно, на каком-то этапе жизненного цикла растения медленный, но steady подход лучше, чем стратегия "давайте создавать боковые корни повсюду"».