Механизм скручивания органов растений раскрыт

Учёные обнаружили, что за скручивание корней и других органов растений в ответ на препятствия отвечает не отсутствие определённых генов (нуль-мутации), а изменение экспрессии этих генов в конкретном слое клеток — эпидермисе (наружном слое).

Исследование, проведённое под руководством Рама Диксита из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и опубликованное в Nature Communications, показало, что эпидермис является механическим координатором роста всего органа.

Ключевые выводы

• Эпидермис доминирует: Эксперименты с модельным растением показали, что если «исправить» ген (вернуть его к дикому типу, обеспечивающему прямой рост) только в эпидермисе, корень выпрямляется, даже если внутренние клетки несут мутацию. Обратная ситуация — экспрессия гена во внутренних слоях при мутантном эпидермисе — не исправляла скручивание.
• Механическое объяснение: Моделирование, проведённое инженерами, объяснило этот феномен механикой полых трубок. Наружный слой (эпидермис) обладает наибольшим рычагом воздействия на всю структуру корня. Его ориентация клеток и отложение целлюлозных микрофибрилл задают направление роста для внутренних слоёв.
• Эволюционная и практическая значимость: Открытие объясняет, почему скручивание — столь распространённая адаптация в природе: для неё не нужна полная потеря функции гена, достаточно тонкой настройки его работы в одном слое клеток. Это знание критически важно для сельского хозяйства в условиях изменения климата, так как позволяет задуматься о создании культур с корнями, способными эффективно «обвивать» препятствия в каменистой или уплотнённой почве.

Исследование стало результатом междисциплинарной работы центра CEMB (Science and Technology Center for Engineering Mechanobiology), объединившего биологов и инженеров.