Ученые раскрыли «романтическое путешествие» размножения растений
Исследователи из Департамента биологии растений и микробов (PMB) раскрыли сложные молекулярные процессы, предшествующие размножению цветковых растений.
Опубликованные 6 июля в Nature результаты описывают ранее неизвестный молекулярный процесс, который служит методом коммуникации во время оплодотворения. По словам профессора Шена Луана, заведующего PMB и старшего автора статьи, точный механизм сигнализации ранее ускользал от исследователей.
Отправка молекулярных «любовных записок»
Цветковые растения размножаются половым путем через опыление. Когда пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика, из него прорастает пыльцевая трубка к семязачатку для доставки спермиев.
Исследователи знали о присутствии кальциевых волн перед оплодотворением, но не понимали, как они генерируются. Чтобы это выяснить, команда ввела биосенсор для отслеживания уровня кальция в женской клетке.
Они обнаружили, что пыльцевые трубки испускают несколько малых пептидов (коротких цепочек аминокислот), которые распознаются пептидными рецепторами на поверхности женской клетки. Активация этих рецепторов приводит к рекрутированию кальциевого канала, который генерирует кальциевую волну. Эта волна направляет пыльцевую трубку к семязачатку и инициирует оплодотворение.
«Малые пептидные молекулы служат сигналом для женской части цветка, почти как стук в дверь», — пояснил Лuan.
Кальциевые волны в конечном итоге вызывают разрыв пыльцевой трубки и высвобождение неподвижных спермиев внутри семязачатка, обеспечивая успешное оплодотворение.
Изобретение молекулярной коммуникации заново
Понимание этих процессов может помочь повысить коммерческую урожайность цветковых растений и, возможно, преодолеть межвидовой барьер для создания новых гибридных культур.
Обнаруженные в этом исследовании кальциевые каналы уникальны для растений, что указывает на их собственный, отличный от животных, способ генерации сигналов. Их биохимическая роль оставалась неизвестной, пока это исследование не раскрыло специфическую активность канала.
«Изобретение новых каналов для коммуникации собственным способом, соответствующем разному образу жизни растений и животных, имеет общее значение для биологии», — отметил Лuan.