Как растения создают прочность и гибкость
Упорядоченные целлюлозные волокна позволяют растениям расти, поддерживать себя и запасать углерод из атмосферы. Древесина и пищевые волокна в основном состоят из целлюлозы, а уголь образован из целлюлозы, синтезированной миллионы лет назад.
Исследователи раскрыли давнюю загадку того, как растения контролируют расположение своих целлюлозных волокон.
Предыдущие работы показали, что микротрубочки — полые трубки диаметром в одну тысячную человеческого волоса — играют ключевую роль в организации синтеза целлюлозы. Они направляют комплексы целлюлозосинтазы (CSCs) — наномашины, которые, перемещаясь вдоль клеточной мембраны, «выпрядают» целлюлозные волокна.
Но когда микротрубочки удаляли с помощью препаратов, CSCs продолжали двигаться организованно, что указывало на существование другого механизма.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, учёные из John Innes Centre обнаружили этот механизм.
Замедляя микротрубочки в растущих листьях, увеличивая расстояние между ними и полностью удаляя их в некоторых экспериментах, они выявили систему, способную самостоятельно направлять CSCs.
В этой системе CSCs взаимодействуют с целлюлозными «следами», оставленными другими комплексами, подобно муравьям, следующим по химическим тропам, оставленным другими муравьями.
Дальнейшее изучение показало, что этой автономной системой можно управлять с помощью микротрубочек, перенаправляя «муравьиные колонны» в ответ на сигналы среды и развития.
Вместе эти результаты показывают, что растения обладают двойной системой навигации для организации своих целлюлозных волокон.
Исследование приходит к выводу, что двойное руководство может быть общим механизмом, обеспечивающим как высокую согласованность, так и гибкость реакции на внешние и внутренние сигналы. Это позволяет эффективно регулировать рост и прочность клеточных стенок.
«Механизм, который мы обнаружили, не был предсказан», — говорит ведущий автор доктор Джорди Чан. — «Мы надеемся, что наши выводы помогут как учёным, изучающим, как растения строят себя, так и тем, кто заинтересован в применении этих знаний для устойчивой продуктивности сельского хозяйства и защиты окружающей среды».