Ученые впервые показали развитие клеточных стенок растений в пространстве и времени

Международная группа ученых впервые создала пространственно-временную карту изменений в составе клеточных стенок растений, что дает новое понимание развития и роста всех растений. Исследование — первый шаг к точной селекции для улучшения свойств таких растительных продуктов, как древесина и биотопливо.

Работа выполнена на модельном растении Arabidopsis и опубликована в журнале Current Biology.

Клеточная стенка — определяющая черта растительных клеток, обеспечивающая прочность и механическую поддержку тканей. Она также связана с клеточными функциями: ростом, способностью ощущать и реагировать на сигналы развития и стрессы, такие как вторжение патогенов. Кроме того, клеточные стенки — основной компонент растительной биомассы (единственного возобновляемого биоэнергетического ресурса) и пищевых волокон.

"Несмотря на важность для общества, мы до сих пор мало знаем о том, как эти стенки строятся и изменяются в процессе развития растения", — отметила соавтор исследования доктор Моника Доблин из ARC Центра передового опыта в области клеточных стенок растений при Университете Мельбурна.

Ученые применили три сложных метода для создания карты развития клеточной стенки в апикальной меристеме побега (SAM) — структуре, из которой образуются все надземные ткани растения. Эта область богата стволовыми клетками растений.

Исследование показало, что высоко локализованная и скоординированная экспрессия ферментов синтеза клеточной стенки в верхушке побега указывает на особый состав стенки у стволовых клеток. Также обнаружены специфические различия между вновь формирующимися стенками и их зрелыми производными.

"Мы продемонстрировали, что подмножество генов, связанных с кодированием ферментов, участвующих в производстве целлюлозы (ключевого фибриллярного компонента стенок), необходимы для правильного роста и поддержания количества клеток в апикальной меристеме побега", — заявила доктор Доблин.

Эти результаты указывают на ключевую роль стенок в путях развития растений и служат руководством для селективного разведения растений с целью улучшения сырья для растительной продукции.

В исследовании также участвовали ученые из Кембриджского университета, Университета Махидол (Бангкок), Института Жана-Пьера Бургена (Франция) и Калифорнийского технологического института.