50-летняя тайна роста растений — разгадана

 

Группа исследователей под руководством Калифорнийского университета в Риверсайде впервые продемонстрировала способ, которым малая молекула превращает отдельную клетку в нечто размером с дерево. На протяжении полувека ученые знали, что рост всех растений зависит от этой молекулы, ауксина. До сих пор они не понимали, как именно ауксин приводит в движение рост.

Слово ауксин происходит от греческого слова «ауксин», что означает «расти». Есть два основных пути, которыми ауксин управляет ростом растений, и один из них теперь описан в новом Природа Статья журнала.

50-летняя тайна роста растений - разгадана

Растительные клетки заключены в оболочку клеточных стенок, первичный слой которых состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина.

«Целлюлоза работает как арматура в высотных зданиях, обеспечивая широкую основу прочности. Он усилен цепями гемицеллюлозы и запечатан пектином », — сказал профессор ботаники UCR и руководитель исследовательской группы Чжэнбяо Ян.

Эти компоненты определяют форму растительных клеток, приводя к иногда неожиданным образованиям, таким как клетки эпидермиса листа в форме кусочка пазла, которые Ян изучал последние два десятилетия. Эти формы помогают плотно склеивать клетки вместе и обеспечивают растениям физическую силу против таких элементов, как ветер. Когда все так плотно закрыто клеточными стенками, как возможно движение и рост?

Одна теория утверждает, что когда растения готовы к росту, ауксин вызывает кислотность их клеток, ослабляя связи между компонентами и позволяя стенкам размягчаться и расширяться. Эта теория была предложена полвека назад, но то, как ауксин активирует закисление, оставалось загадкой до сих пор.

Прочитайте также  Беременность уменьшает участки мозга, оставляя после родов "неизгладимые следы"

Команда Янга обнаружила, что ауксин создает эту кислотность, вызывая перекачку протонов в стенки клеток, снижая их уровень pH. Более низкий pH активирует белок, экспансин, названный так, потому что он разрушает связи между целлюлозой и гемицеллюлозой, позволяя клеткам расширяться.

Закачка протонов в клеточную стенку также способствует поглощению воды клеткой, создавая внутреннее давление. Если клеточная стенка достаточно рыхлая и внутри клетки имеется достаточное давление, она расширится.

 

50-летняя тайна роста растений - разгадана

Профессор Калифорнийского университета в Риверсайде и клеточный биолог Чжэнбяо Ян с растениями арабидопсиса, использованными в его исследованиях. Предоставлено: Zhenbiao Yang / UCR.

«Как и в случае с воздушным шаром, расширение зависит от толщины внешней стороны, а не от того, сколько воздуха вы вдуваете», — объяснил Ян. «Понижение pH в клеточной стенке может позволить воде за пределами клетки перемещаться внутрь, подпитывая тургорное давление и расширение».

Есть два известных механизма, с помощью которых ауксин регулирует рост. Один из них — это снижение pH, описанное командой Яна. Другой способ — это способность ауксина включать экспрессию генов в ядре клеток растений, что, в свою очередь, увеличивает количество факторов роста и других факторов, регулирующих рост в клетке.

Последний механизм также снижает pH клетки и способствует росту. Профессор клеточной биологии Калифорнийского университета в Сан-Диего Марк Эстель является ведущим специалистом в этой области. Он открыл и исследует этот другой механизм.

Прочитайте также  Искусственный интеллект показывает, что экспансия за пределы Африки сложнее, чем считалось ранее

«Доктор. Недавняя работа Янга представляет собой значительный прогресс в нашем понимании того, как ауксин регулирует рост клеток. Было известно, что закисление внеклеточного пространства способствует размножению клеток, но неизвестно, как это происходит », — сказала Эстель. «Приятно видеть, как решается старая проблема».

Было бы преуменьшением сказать, что ауксин просто «способствует» росту растений. Это важно практически для каждого аспекта роста и развития растения, включая аспекты, важные для сельского хозяйства, такие как развитие плодов, семян и корней, ветвление побегов и формирование листьев. Даже правильная реакция растения на силу тяжести и свет зависит от ауксина, который обеспечивает опускание корней вниз, в то время как побеги растут к свету.

50-летняя тайна роста растений - разгаданаИллюстрация компонентов растительной клетки.

Более глубокое понимание ауксина может не только принести пользу сельскому хозяйству и производству возобновляемой энергии, но и в один прекрасный день может повлиять и на медицину. «Понимание того, как работает основная биология, может в конечном итоге повлиять на здоровье человека», — сказал Ян. «По мере расширения наших знаний мы можем узнать, что процессы у людей аналогичны».


В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Поделитесь в вашей соцсети👇

Похожие статьи


ДРУГИЕ НОВОСТИ

 

Добавить комментарий