Вчені з Wageningen University & Research та їхні японські та іспанські колеги знайшли в рослинах перемикач «увімкнення/вимкнення» та «ручку гучності», які контролюють ріст рослин. Застосування цього відкриття може допомогти виробникам створювати нові культури, які, наприклад, більш стійкі до хвороб, посухи чи повеней. Їхні висновки були опубліковані в Nature Plants.
Команда дослідників показала, що дуже складну реакцію рослин на рослинний гормон ауксин можна звести до простої моделі перемикання. По суті, ауксин повертає перемикач із «вимкнено» на «ввімкнено». У той же час, другий фактор конкурує з цим «перемикачем» і таким чином визначає, наскільки кожна клітина чутлива до гормону. Багато способів, якими рослина реагує на ауксин, від кореня до цвітіння, визначається, так би мовити, перемикачем увімкнення/вимкнення та регулятором гучності.
Відомо, що мала молекула ауксину контролює багато аспектів росту та розвитку рослин, змінюючи активність різних генів. Білки ARF, що зв’язують ДНК, зв’язуються з генами та вмикають або вимикають їх. Саме ауксин визначає, чи активні білки ARF чи ні. Більшість рослин мають різні білки ARF, які утворилися через те, що в процесі еволюції було створено кілька копій, після чого їхні властивості змінилися. Усе це призводить до надзвичайно складної мережі білків ARF, які можуть викликати різні реакції на один гормон.
Команда досліджувала реакцію на ауксин у зонтичному моху Поліморфа Marchantia. Ця рослина має найпростішу ауксинову систему, і раніше вона була описана дослідниками в публікації в eLife, за який Хіротака Като та Сумант Мутте отримали нагороду Wageningen Research Award у 2019 році. У цьому новому дослідженні природа Рослини Команда використовує переваги простоти реакційної системи Marchantia та ретельно відобразила її функціонування, використовуючи комбінацію генетики та біохімії білка. Це виявило просту систему двох конкуруючих білків ARF, яка формує суть системи ауксину.
Білок ARF1 у Marchantia – перемикач увімкнення/вимкнення позначено флуоресцентним білком (фото: Shubhajit Das)
«Ми вважаємо, що наші результати докорінно змінять погляди дослідників на функціонування важливого гормону ауксину», — говорить Дольф Вейєрс, керівник лабораторії біохімії та керівник дослідницької групи. «Більше того, цей великий стрибок у наших знаннях про те, як клітини реагують на гормон, дає нам безпрецедентні можливості впливати на реакцію сільськогосподарських культур на гормон на клітинному рівні. Розмноження, ріст коренів і багато інших властивостей рослин залежать від реакції на ауксин».
Десятиліттями вважалося, що квіткові рослини, включно з модельною рослиною крес-салат, використовують дуже складну систему факторів відповіді, щоб змусити клітини по-різному реагувати на один і той самий гормон. Таким чином, одні клітини ростуть, інші діляться, треті диференціюються. Також вважалося, що один і той же гормон викликає розвиток коренів і цвітіння, залежно від того, де в рослині відбувається реакція.
Зараз дослідницька група описує, як вони виявили дуже простий принцип, який лежить в основі складних реакцій на рослинний гормон ауксин. Цілком ймовірно, що цей самий принцип застосовується до інших видів рослин, які мають великі родини білків ARF. Сучасні дослідження вчать нас, як рослини, включаючи сільськогосподарські культури, реагують на гормон.
Біолог-експериментатор Хіротака Като, який раніше працював в Університеті Вагенінгена, а тепер в Університеті Кобе, співпрацював у своєму новаторському дослідженні з колегами з Лабораторії хімії та біофізики Вагенінгена, синхротрона Альба в Барселоні та Університету Кіото. Дослідження було частково профінансовано грантом NWO-VICI, який отримав Дольф Вейєрс у 2015 році.
Ауксин є важливим біологічним рослинним гормоном, який відіграє вирішальну роль у рості та розвитку рослин. Це стало
Рослинні гормони відіграють вирішальну роль у рості, розвитку та реакції рослин на навколишнє середовище. Один з найважливіших
© Auxine.eu 2024
