Біологи виявили простий принцип реакції рослин на гормон
У новому дослідженні вчені Wageningen University & Research в Нідерландах та їх колеги з Японії та Іспанії виявили простий механізм контролю росту рослин. Реалізація цих результатів може допомогти виробникам створювати нові культури, наприклад, з стійкістю до хвороб, посухи або повеней.
Свої дослідження вони опублікували в Nature Plants.
Дослідницька група показує, що надзвичайно складна реакція на ауксин рослинного гормону може бути зведена до дуже простої моделі типу перемикача. По суті, ауксин перемикає один генний перемикач з "вимкненого «на» включений", і в той же час другий фактор конкурує з цим перемикачем і тим самим визначає, наскільки чутлива кожна клітина до гормону. Отже, численні способи, якими рослинні клітини реагують на ауксин, будь то коренева гілка або утворення квітки, залежать від комбінації двопозиційного перемикача з ручкою регулювання гучності.
Відомо, що невелика молекула ауксину контролює багато аспектів росту і розвитку рослин і робить це шляхом зміни активності багатьох генів. ДНК-зв'язуючі білки ARF зв'язуються з генами і включають або вимикають їх, і ауксин визначає, чи активні білки ARF. Більшість рослин мають багато різних копій білків ARF, отриманих з дублюючих генів в процесі еволюції, за якими слідують зміни їх властивостей. Далі йде дуже складна мережа білків ARF, які можуть викликати унікальні реакції на один і той же гормон.
Команда досліджувала систему відповіді на ауксин у печінковій суші Marchantia polymorpha. Ця рослина є ранньою наземною рослиною і має найпростішу з можливих систем реагування на ауксин, дослідники описали її в статті eLife, яка призвела до присудження премії Wageningen Research Award Хіротаке Като і Суманте Мутте в 2019 році.
У новому дослідженні команда Nature Plants тепер використовувала граничну простоту системи відповіді ауксину Marchantia і аналізувала її роботу за допомогою поєднання генетики і біохімії білка. Робота показала дуже простий дизайн двох конкуруючих білків ARF, які лежать в основі ауксинової системи.
На малюнку білок ARF1 у Marchantia відзначений флуоресцентним білком
«Ми віримо, що наші відкриття принципово змінять погляд дослідників на роботу важливого гормону ауксину", - говорить Дольф Вейерс, керівник лабораторії біохімії та керівник дослідницької групи. «У той же час цей стрибок у нашому розумінні того, як клітини реагують на гормон, дає безпрецедентні нові можливості для зміни реакції клітинних гормонів на сільськогосподарських культурах, де розмноження, вкорінення та багато інших ознак залежать від реакції ауксину».
Протягом десятиліть дослідження квіткових рослин, включаючи модельну рослину Arabidopsis, призвели до ідеї, що рослини використовують дуже складну мережу факторів відповіді, щоб дозволити різним клітинам рослини по-різному реагувати на один і той же гормон. Таким чином, деякі клітини будуть рости, інші діляться, а інші диференціюються. Вважається також, що він дозволяє одному і тому ж гормону викликати утворення коренів і квітів в залежності від того, де в рослині відбувається реакція на гормон.
Тепер команда дослідників описує відкриття дуже простого принципу, що лежить в основі складних реакцій на ауксин гормону рослини. Цілком ймовірно, що той же простий принцип діє у інших видів рослин, які мають великі сімейства білків ARF.
Таким чином, це дослідження допомагає краще зрозуміти, як рослини, включаючи сільськогосподарські культури, реагують на гормон.
Також читайте: