Растения жертвуют «дочерними» клетками, чтобы выжить в холоде

Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) обнаружили, что растения могут избирательно уничтожать часть своих корней, чтобы пережить холодные условия.

Механизм жертвенности

Учёные использовали резуховидку Таля (Arabidopsis), модельное растение из семейства капустных (Brassicaceae). Эксперименты показали, что при температуре 4 °C в стволовых клетках корня и их ранних потомках происходит повреждение ДНК. Однако погибают предпочтительно только дочерние клетки колумеллы (columella stem cell daughters).

• Гибель этих клеток сохраняет функциональную нишу стволовых клеток корня.
• Если подавить реакцию на повреждение ДНК в этих клетках, они не погибают, но это повышает вероятность смерти других стволовых клеток в нише, что ведёт к гибели всего растения.

«Этот жертвенный механизм улучшает способность корня выдерживать другие стрессы, связанные с низкой температурой. Когда восстанавливаются оптимальные температуры, стволовые клетки растения могут делиться быстрее, что усиливает восстановление и выживаемость растения», — пояснила доктор Хонг Цзин Хань, первый автор исследования.

Инженерная холодоустойчивость

Открытие демонстрирует уникальную стратегию выживания растений и потенциал для инженерии холодоустойчивости. Это может позволить увеличить продолжительность сезона роста сельскохозяйственных культур и расширить зоны их выращивания, повышая стабильность урожая и производственные мощности.

Исследование, проведённое в сотрудничестве с Новосибирским государственным университетом, было опубликовано в журнале Cell 22 июня 2017 года. Следующим шагом команды станет изучение генно-регуляторной сети, лежащей в основе успешной адаптации растений и их стволовых клеток к холоду.