Учёные обнаружили, что наружный слой корня — эпидермис — играет ключевую роль в контроле скручивания и формы корня. Исследование выполнили команда под руководством Рама Диксита совместно с Наташей Нолан и Гаем Женином; со-старшим автором указан Чарльз Андерсон. Работа опубликована в Nature Communications и выполнена в рамках Центра инженерной механобиологии (CEMB), со-руководимого WashU.
В модельной системе, где корни отклоняются вправо или влево, исследователи вводили нормальную версию ключевого гена в отдельные слои ткани. Экспрессия дикой версии во внутренних слоях не устраняла искривление, а экспрессия только в эпидермисе восстанавливала прямой рост. Это указывает на то, что эпидермис может координировать механическое поведение всего органа.
Механобиологические измерения показали изменения ориентации микрофибрилл целлюлозы в мутантных корнях. На основе этих данных была создана компьютерная модель, которая показала: концентрические слои действуют как кольца, и наружное кольцо имеет большее плечо воздействия. Модель также показала, что скручивание эпидермиса даёт примерно одну треть общего скручивания, а его выпрямление выпрямляет весь корень. Авторы отмечают, что понимание механики скручивания важно для создания культур, умеющих обходить препятствия в тяжёлых или каменистых почвах.
Исследование поддержали CEMB (NSF) и Национальный институт общих медицинских наук (NIH); источник материала — Washington University in St. Louis.
Сложные слова
- эпидермис — наружный клеточный слой растения или органа
- экспрессия — процесс включения гена и его активности
- координировать — согласовывать действия разных частей организма
- микрофибрилла — тонкое волокно, часть клеточной стенкимикрофибрилл
- целлюлоза — основной полимер клеточной стенки растенийцеллюлозы
- концентрический — имеющий общую ось и несколько круговых слоёвконцентрические
- плечо воздействия — расстояние или рычаг для действия силы
- скручивание — вращательное деформирование вдоль длинной осискручивания
- механобиологический — связанный с взаимодействием механики и биологииМеханобиологические
Подсказка: наведите, сфокусируйтесь или нажмите на выделенные слова, чтобы увидеть краткие определения прямо во время чтения или прослушивания.
Вопросы для обсуждения
- Какие преимущества может дать селекция растений с изменёнными свойствами эпидермиса в условиях каменистых или тяжёлых почв?
- Какие возможные технические или экологические ограничения могут возникнуть при использовании результатов этого исследования в сельском хозяйстве?
- Как изменения ориентации микрофибрилл целлюлозы могут повлиять на механические свойства корня в целом?
Похожие статьи
Как растения мгновенно замедляют рост при сильном стрессе
Учёные обнаружили биохимический механизм, который позволяет растениям быстро замедлять рост при внезапном сильном стрессе. Реакция идёт через изменение активности уже имеющихся в клетке ферментов, а не через изменение генов.
