Молекулярный тормоз для роста корней
Корни необходимы растениям для доступа к воде и питательным веществам, для закрепления в почве, а также для взаимодействия и коммуникации с почвенными микроорганизмами. Длинный корень позволяет растению достигать более глубоких, влажных слоёв почвы, например, во время засухи. Более поверхностная корневая система с множеством корневых волосков хороша для поглощения фосфата, который в основном содержится в верхних слоях почвы.
Каролин Гутьяр, профессор генетики растений в Школе наук о жизни TUM в Вайхенштефане, и её команда обнаружили новые взаимодействия гормонов, влияющие на рост корней растений.
Почему у одних растений корни длинные, а у других — короткие волоски
«Мы обнаружили, что белок SMAX1 действует как молекулярный тормоз для производства этилена», — говорит Каролин Гутьяр. Этилен — это растительный гормон, который считается триггером или ускорителем созревания многих фруктов и овощей, но он также может запускать другие процессы в растениях. Если растение производит меньше этого газообразного гормона, это стимулирует рост длинных корней и коротких корневых волосков.
«Подавитель» SMAX1 может быть удалён путём активации так называемого каррикинового сигнального пути, который запускается другим гормоном. Это включает производство этилена, что приводит к образованию коротких первичных корней и удлинённых корневых волосков.
Впервые учёным удалось идентифицировать и понять молекулярный процесс, который активируется каррикиновым сигнальным путём, и показать молекулярный механизм, с помощью которого этот путь регулирует процесс развития у растений.
Разнообразие растений отражается и в молекулярных механизмах
«Удивительно, но этот механизм оказывает значительное влияние на корни бобового растения Lotus japonicus (модельного растения для гороха, фасоли и чечевицы), на котором мы проводили наши исследования», — говорит Гутьяр.
В то же время исследовательская группа наблюдала гораздо более слабое влияние на корни другой модельной культуры, Arabidopsis thaliana (резуховидки Таля), родственной капустным растениям.
«Это показывает, что разнообразие растений отражается не только в их внешнем виде, но и в эффекте их молекулярных триггеров на рост», — заключает исследователь.
Значение улучшения роста корней для селекции растений
«Если мы более точно поймём, как рост корней регулируется на молекулярном уровне и в координации с воздействием окружающей среды, мы сможем культивировать сельскохозяйственные культуры, которые лучше справляются с неблагоприятными условиями и, следовательно, дают урожай даже в условиях стресса», — объясняет учёный.
По этой причине её исследовательская группа сейчас изучает, как идентифицированные гормональные сигнальные пути (каррикиновый и этиленовый) реагируют на различные условия окружающей среды. Они надеются выяснить, как эти два сигнальных пути взаимодействуют с сенсорами, которые позволяют растениям воспринимать различные воздействия окружающей среды, чтобы корректировать рост корней для выживания растения и повышения урожайности.