Продвинутая визуализация химических веществ в корнях открывает новые перспективы в изучении роста растений

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Стэнфордского университета, применив передовую технологию визуализации к корням растений, получили новое понимание роли ключевых малых молекул в росте растений. Используя метод масс-спектрометрии с десорбционной электрораспылительной ионизацией (DESI-MSI), команда создала «дорожную карту» распределения этих веществ в стволовых клетках корней кукурузы (Zea mays) и их влияния на созревание растения. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Метод и ключевые находки

• Адаптировав технологию DESI-MSI, изначально разработанную для хирургии, учёные смогли картировать химические вещества в срезах корней с высоким пространственным разрешением.
• Вопреки ожиданиям равномерного распределения, метаболиты цикла трикарбоновых кислот (TCA), играющие ключевую роль в выработке энергии, были обнаружены в виде отдельных скоплений (патчей) в разных зонах корня.
• «Мы видим, что растение делает это намеренно — ему нужны эти молекулы в конкретных регионах для правильного роста», — отметила Александра Дикинсон, соавтор исследования.
• Были также обнаружены ранее не идентифицированные химические соединения, сгруппированные в определённых областях, что указывает на их потенциально важную роль в развитии.

Значение и дальнейшие исследования

• Химическая «дорожная карта» представляет собой ресурс для поиска новых способов регуляции роста растений.
• Поскольку метаболиты TCA высоко консервативны (присутствуют у всех растений и животных), выявленные закономерности, вероятно, универсальны. Это подтвердилось в опытах на другом виде — Arabidopsis.
• Сейчас команда изучает новые соединения и сравнивает разные сорта кукурузы на устойчивость к стрессам, таким как засуха. Цель — найти соединения, специфичные для устойчивых сортов, чтобы разработать новые химические и генетические стратегии для улучшения роста и устойчивости растений в сложных условиях.