Учёные раскрыли секреты развития растений

Исследователи из Университета Британской Колумбии обнаружили внутреннюю систему коммуникации, которую растения используют для управления ростом и делением своих клеток. Эти процессы критически важны для всех организмов, так как без них клетки могут бесконтрольно размножаться — как это происходит при раке или бактериальных инфекциях.

Растения используют эту систему для выживания в суровых условиях или успешной конкуренции при благоприятных обстоятельствах. Она сообщает им, когда расти, когда замедлить рост, когда цвести и когда запасать ресурсы — всё в зависимости от текущих условий. Понимание её работы может привести к инновациям в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве и охране природы в условиях изменения климата.

Профессор ботаники Джеффри Вастенейс и его коллеги обнаружили, что система управляется белком CLASP. Этот белок, встречающийся у растений, животных и грибов, играет ключевую роль в росте и делении клеток, координируя сборку филаментов внутри них. Его ген у растений был впервые идентифицирован Вастенейсом в 2007 году.

Исследование, опубликованное в Current Biology, показывает, что выработка CLASP подавляется гормоном роста растений — брассиностероидом. Учёные установили это, подвергнув резуховидку Таля (небольшое цветковое растение, родом из Евразии и Африки) воздействию брассиностероида. Это воздействие затормозило рост растений, что почти в точности напоминало мутантные версии растения, у которых полностью отсутствовал белок CLASP. Это наблюдение привело команду к экспериментам, доказавшим, что CLASP действительно является прямой мишенью брассиностероида.

Однако учёные были озадачены, поскольку ограничение роста под действием брассиностероида — это односторонний процесс, который просто останавливает деление клеток. К удивлению, исследователи обнаружили, что CLASP предотвращает деградацию рецепторов брассиностероида. Поэтому, когда CLASP мало, брассиностероид становится менее эффективным, что приводит к повторному росту уровня CLASP. По сути, белок и гормон влияют друг на друга в петле отрицательной обратной связи.

«Это можно сравнить с петлёй обратной связи "хищник-жертва"», — сказал Вастенейс. — «Мы знаем, что популяция лис резко сокращается, если они чрезмерно потребляют кроликов. В отсутствие лис популяция кроликов взрывается, вызывая в конечном итоге крах их экосистемы. Эти выводы уникальны, потому что они впервые показывают, что CLASP управляет собственной судьбой, напрямую поддерживая гормональный путь, который регулирует его экспрессию».

Эти новые данные представляют особый интерес для сельского хозяйства, поскольку отрасль ищет новые способы управления последствиями изменения климата.

«Одна из целей будущего — создание "умных" растений, которые могут чувствовать окружающую среду и корректировать своё развитие, чтобы надёжно давать урожай во всё более неблагоприятных условиях. Этот механизм имеет ключевое значение для этого».