Раскрыт процесс доставки питательных веществ внутрь семян

Внутри каждого семени находится зародыш растения, а в большинстве случаев — и запас питательных веществ, необходимых для начального роста молодого проростка. Семя в основном состоит из углеводов, которые должны транспортироваться из листа, где они синтезируются, в семенную оболочку от материнского растения, а затем использоваться зародышем. Если доставлено недостаточно питательных веществ, семена не будут иметь энергии для роста при прорастании. Однако этот процесс доставки изучен очень мало.

Новое исследование команды под руководством Вольфа Фроммера из Института Карнеги выявило биохимические пути, необходимые для накопления запасов пищи в семени. Эти данные могут быть использованы при создании сельскохозяйственных культур с более высокой урожайностью.

Опубликованная в журнале The Plant Cell работа идентифицирует три белка из семейства сахарных транспортеров SWEET, которые используются для доставки сахаров, произведенных в листьях растения, к зародышу внутри семени.

Лаборатория Фроммера провела обширные исследования белков SWEET, которые выполняют множество функций у растений, включая секрецию нектара. Транспортеры SWEET также уязвимы для захвата патогенами, которые таким образом перехватывают запасы пищи и энергии растения.

Исследовательская группа обнаружила, что SWEET11, 12 и 15 направляют сахарозу к развивающимся зародышам растений по нескольким путям.

Специально созданные мутанты, у которых отсутствуют эти три транспортера SWEET, демонстрируют морщинистые семена, похожие на те, которые использовал Мендель для выявления основных законов генетики. Развитие зародыша у этих мутантов явно замедлено, поскольку они не способны перемещать сахара из семенной оболочки внутрь зародыша.

«Наши выводы дают ответ на давние вопросы о питании зародыша растения и имеют большое потенциальное значение для повышения урожайности сельскохозяйственных культур», — сказал Фроммер.