Текст уведомления здесь

Король растительных гормонов заставляет побеги тянуться и «худеть»

Сигнальное вещество под названием ауксин не только обеспечивает удлинение побегов растений, но и тормозит их расширение.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследователи из России, Германии, Австрии, Нидерландов и Испании показали, что гормон ауксин, ускоряющий рост верхушки основного побега, регулирует работу гена WOX4, запускающего образование древесины и рост растения в ширину. Роль отечественных ученых заключалась в том, что они определили последовательность нуклеотидов в том участке гена, на который воздействуют связанные с ауксином вещества. Научная статья опубликована в журнале Nature Communications.

Известно, что растительные гормоны из группы ауксинов (далее они собирательно называются ауксины) не только активируют рост кончика главного стебля растения к солнечному свету, но и способствуют развитию древесины. Древесина в хозяйственном смысле слова — это проводящие (ксилема и флоэма), запасающие и механические ткани, образовавшиеся из прослойки делящихся клеток — камбия. Ботаники к древесине относят только проводящую ткань ксилему. Однако оба определения подразумевают, что для формирования древесины нужен камбий. Поэтому корректнее говорить, что ауксин каким-то образом воздействует на камбий, в результате чего рост древесины ускоряется.

Как именно происходит такое воздействие, до сих пор не было ясно. Авторы новой работы восполнили этот пробел в знаниях с помощью методов молекулярной биологии и информатики. Они создали трансгенные растения резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) — вида, который чаще других используется в экспериментальной ботанике. В ряде растений был поврежден ген WOX4 или один из генов семейства ARF. Все они контролируют формирование камбия и образование из него предшественников проводящих тканей — протофлоэмы и протоксилемы. Белки, кодируемые генами ARF3, ARF4 и ARF5, также обеспечивают ответ клеток на ауксин.

У всех экспериментальных резуховидок перечисленные гены были изменены таким образом, чтобы кодируемые ими белки флуоресцировали (светились). Концентрацию ауксина в различных частях таких растений определяли с помощью сенсора, который также флуоресцировал, связываясь с этим гормоном. Благодаря этому в камбии удалось обнаружить популяцию клеток, где одновременно был активен ген ARF5 и наблюдалась высокая концентрация ауксина. В то же время повышенное содержание белка WOX4 наблюдалось в тех резуховидках, которым «выключили» ген ARF5. Отсюда ученые сделали предположение, что белок ARF5, активирующийся в ответ на присутствие ауксина, подавляет экспрессию гена WOX4.

Такое подавление теоретически может происходить двумя способами — прямым, когда ARF5 сам присоединяется к регуляторному участку гена WOX4 и блокирует его считывание, или же непрямым, когда между этими молекулами есть некий посредник. Российские биоинформатики проверили, какой из вариантов реализуется на самом деле. Для этого они проанализировали последовательность нуклеотидов в гене WOX4 и обнаружили в нем так называемый регуляторный участок. Именно к нему присоединяется белок ARF5 и блокирует «чтение» всего гена.

Таким образом, ауксин не только ускоряет рост растения в длину, но и подавляет утолщение стебля у древесных форм. Он делает это фактически напрямую: его повышенная концентрация активирует белок ARF5, а он, в свою очередь, подавляет деление клеток камбия, из которых формируется основа древесины — ксилема и флоэма.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы