Определён ключевой механизм роста корней

Белки PLETHORA и растительный гормон ауксин совместно регулируют рост корней.

В процессе роста растения делящиеся клетки в меристемах должны координировать переход от деления к растяжению и дифференцировке. Формируются три различные зоны развития: меристема (зона деления), зона растяжения и зона дифференцировки. При этом растения могут быстро корректировать направление роста для адаптации к условиям среды.

У корней Arabidopsis thaliana многие аспекты зональности контролируются гормоном ауксином и индуцируемыми им транскрипционными факторами PLETHORA. Оба демонстрируют градиентное распределение с максимумом у кончика корня. Кроме того, ауксин критически важен для тропических ответов корней.

Ари Пекка Мяхёнен из Университета Хельсинки (Финляндия) вместе со своей группой и голландскими коллегами с помощью экспериментов и математического моделирования выяснил, как эти два фактора совместно регулируют рост корня.

"Деление клеток в меристеме поддерживается транскрипционными факторами PLETHORA. Эти белки синтезируются исключительно в стволовых клетках, в узкой области меристематических клеток на кончике корня. Таким образом, белки PLETHORA наиболее обильны именно в стволовых клетках", — говорит Ари Пекка Мяхёнен.

За пределами стволовых клеток количество белка PLETHORA в клетках уменьшается вдвое при каждом делении. В конце концов PLETHORA становится так мало, что клетки не могут оставаться в режиме деления. В этот момент клетки начинают растягиваться и дифференцироваться.

Ауксин — это фактор, отвечающий за многие аспекты роста корня. Если в клетках корня достаточно PLETHORA, ауксин влияет на скорость деления клеток. Если PLETHORA мало или нет, ауксин регулирует дифференцировку и растяжение клеток. Помимо этого прямого и быстрого регулирования, ауксин также опосредованно и медленно регулирует деление, растяжение и дифференцировку клеток, стимулируя транскрипцию PLETHORA. Это двойное действие ауксина поддерживает структуру и рост корня в очень стабильном состоянии.

Постепенное снижение уровня PLETHORA от кончика корня вверх создаёт зоны деления, растяжения и дифференцировки. Эта внутренняя организация сохраняется даже при изменении направления роста корня.

"Гравитация и другие факторы среды могут быстро изменять содержание ауксина в клетках. Всё это влияет на направление роста корня. И, конечно, для растения важно сохранять свою организацию, направляя корни туда, где с наибольшей вероятностью можно найти воду и питательные вещества".