Китайски учени са идентифицирали ключов механизъм, който управлява функцията на растителните стволови клетки – клетки, които позволяват на растенията непрекъснато да генерират нови листа, стъбла и цветя – откритие, което може да позволи подобряване на добивите, качеството и устойчивостта на културите.
Изследователите открили, че механичните свойства на растителната клетъчна стена играят основна роля в регулирането на стволовите клетки. Те казаха, че в бъдеще прецизният контрол на характеристиките на клетъчната стена може да позволи на учените да „програмират“ активността на стволовите клетки, за да оформят идеалната растителна архитектура. Потенциалните ползи, добавиха те, биха могли да включват по-големи зърна, повече култиватори и по-големи плодове.
Растенията поддържат изключителна способност да произвеждат нови органи благодарение на стволовите клетки, разположени в центровете на растеж като апикалната меристема на издънките и върховете на корените. Тези клетки се делят и диференцират, за да изградят структурата на растението.
Проучването, ръководено от екип от Центъра за върхови постижения в молекулярните растителни науки на Китайската академия на науките, показва, че клетъчната стена – дълго разглеждана като статична скеле – всъщност динамично участва в този процес на развитие.
Изследователите открили, че в областите на стволовите клетки по върховете на растителните издънки пектинът, основният компонент на клетъчната стена, показва бимодално разпределение. Зрелите клетъчни стени са твърди, действат като носещи греди, докато всяка нова стена, образувана по време на клетъчното делене, първоначално е мека и гъвкава. Разликата се контролира чрез проста химическа модификация на пектина: твърдите стени съдържат силно метилестерифициран пектин, докато новите, меки стени съдържат деметилестерифициран пектин.
За да определи как растенията гарантират, че омекотяващият ензим действа само върху нови стени, екипът идентифицира ключов ензим, PME5, като централен регулатор, който омекотява пектина.
„Намерихме хитър трик. Клетката държи ръководството с инструкции за този ензим – информационната РНК PME5 – под ключ в ядрото. Това е като да имате мощен инструмент, съхраняван безопасно в кутия с инструменти“, каза Янг Уейбинг, изследовател в центъра на CAS.
„Само когато клетката се дели активно, кутията с инструменти се отваря. Докато ядрото временно се разглобява, PME5 иРНК се освобождава. Тя незабавно се превежда в ензима PME5, който се доставя точно до мястото на новата, образуваща се стена, омекотявайки я точно където и когато е необходимо. Това гарантира, че зрелите стени остават твърди и структурни, докато новите стени са достатъчно гъвкави да бъдат позиционирани правилно“, каза той.
Констатациите, резултат от десетилетна работа, бяха публикувани в петък в списание Science.
Изследователите казаха, че механизмът на ядрена секвестрация представлява сложна форма на генна регулация, която не е уникална за PME5, но се споделя от няколко свързани ензима. Те също така откриха, че моделът на бимодална стена се среща при различни култури, което предполага, че това е основна характеристика на растежа на растенията.
Екипът каза, че работата предлага теоретична основа и технологичен път за подобряване на производството на култури и подкрепа на глобалната продоволствена сигурност.
[email protected]
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта