Как растение регулирует свой рост

Растения растут по направлению к свету. Этот феномен, который очаровывал ещё Чарльза Дарвина, наблюдает каждый владелец комнатных растений. Так растение обеспечивает наилучшее использование света для фотосинтеза и синтеза сахаров. Аналогично корни растут в почву, чтобы обеспечить растение водой и питательными веществами.

Эти процессы роста контролируются гормоном ауксином, который играет ключевую роль в формировании полярности у растений. Для этого ауксин транспортируется по телу растения полярно — от побега через тело растения в корни. В этом процессе семейство полярных транспортных белков распределяет ауксин по всему растению.

Как действует гербицид нафталам

Учёные по всему миру детально изучают транспортные белки из-за их центральной роли в процессах развития растений. Нафталам (NPA) — важный инструмент для выяснения структуры этих транспортеров.

Нафталам — это зарегистрированное название нафтилфталевой кислоты. Он ингибирует направленный поток ауксина, тем самым сильно подавляя рост растений. В Европейском союзе он использовался до 2002 года, а натриевая соль нафталама до сих пор применяется в США как довсходовый гербицид для борьбы с широколистными сорняками на тыквенных культурах и в питомниках.

«Мы хотели понять, как нафталам оказывает своё действие», — говорит руководитель исследования PD д-р Ульрих Хаммес. — «Наши исследования показывают, что активность транспортеров ауксина действительно полностью подавляется ингибитором».

Когда NPA связывается с транспортными белками, ауксин больше не может выходить из клетки, и растение теряет способность к полярному росту. Корни больше не растут к центру земли, а образование цветов и семян сильно нарушается.

Влияние ингибитора NPA на активаторы транспортеров, известные как киназы, было исключено благодаря сотрудничеству с профессором системной биологии растений TUM Клаусом Швеххаймером, где проводилась работа. Он поясняет: «Это ясно показывает, что ингибитор NPA действует непосредственно на транспортные белки».

Как транспортные белки способствуют развитию растений

«Теперь мы можем чётко объяснить молекулярный механизм, с помощью которого полярный рост растений может быть нарушен фармакологически», — говорит Ульрих Хаммес.

Исследовательским группам в Вене удалось показать, что нафталам не только связывается с транспортерами, но и предотвращает их связывание друг с другом.

«Этот механизм связывания друг с другом, по-видимому, универсален для семейства транспортеров ауксина, поскольку мы наблюдали эффект у всех изученных транспортеров», — говорит первый автор исследования Мартина Колб.

Лучшее понимание молекулярных взаимосвязей

В целом, исследование представляет собой значительный шаг вперёд в понимании механизма молекулярной машинерии полярности растений. Новые данные позволяют более точно изучать полярный рост и понять молекулярный механизм транспорта ауксина.