Трегалозо-6-фосфат способствует накоплению запасов в семенах, активируя биосинтез ауксина

Международная исследовательская группа под руководством Института генетики растений и исследований культурных растений им. Лейбница (IPK) изучила роль сигнального сахара трегалозо-6-фосфата (T6P) в процессе накопления запасов в семенах гороха (Pisum sativum), модулируя его содержание в развивающихся зародышах.

Эффективное отложение запасных веществ в семенах — ключевой фактор урожайности сельскохозяйственных культур. Помимо роли источника углерода для биосинтеза крахмала и белка, молекулы сахаров выполняют важные сигнальные функции. Многочисленные исследования на модельном растении Arabidopsis показали, что T6P является частью сигнальной сети, регулирующей жизнедеятельность растения. Однако малый размер семян Arabidopsis затруднял изучение точной роли T6P в регуляции семенного наполнения. Поэтому исследователи использовали более крупные семена гороха.

Ключевые результаты:

• Работа идентифицировала T6P как ключевой регулятор накопления запасов у зернобобового растения горох.
• Обнаружена связь между T6P и основным растительным гормоном ауксином.
• T6P отражает растущий уровень сахарозы в созревающем семени и опосредует активацию биосинтеза ауксина, что стимулирует рост зародыша и накопление резервного крахмала.

Для понимания механизма контроля исследователи создали трансгенные растения гороха с направленной модуляцией уровня T6P в зародыше. Целенаправленное снижение содержания T6P привело к сильно морщинистому фенотипу семян, аналогичному изученному Грегором Менделем в середине XIX века.

Методы и наблюдения:

• Магнитно-резонансная томография таких зародышей выявила существенное нарушение в формировании пространственного градиента накопления запасных продуктов и тканевой дифференцировки.
• Эти находки объясняют волнообразную картину дифференцировки зародышей бобовых, описанную ранее.

Исследование также представляет интерес для других областей науки о растениях, поскольку идентифицировало T6P как вышестоящий регулятор биосинтеза ауксина. Эта ранее неизвестная взаимосвязь между T6P и ауксином может играть общую роль в опосредовании связи «сахар-ауксин».

Результаты опубликованы в журнале New Phytologist.