Тиск і ауксин допомогли корінню рослин залікувати рани

Рослина заліковує пошкодження кореня, за рахунок падіння тиску всередині клітин поруч з раною, повідомляється в. Ці клітини починають активно виділяти гормон ауксин, він діє на фактор транскрипції ERF115 і таким чином визначає, в яких площинах будуть ділитися і рости нові клітини, потрібні для відновлення втрачених тканин.


Коли цілісність тіла тварини порушується (простіше кажучи, її ранять), на місце пошкодження переміщуються клітини імунної системи і стовбурові клітини. Вони знезаражують рану і відновлюють загублений об'єм тканини. Клітини рослин не можуть так рухатися: заважає щільна стінка з целюлози, яка їх оточує. Крім того, стінки сусідніх клітин міцно з'єднуються один з одним. Тому для заліковування пошкоджень доводиться застосовувати іншу стратегію.


Клітини рослин, що лежать безпосередньо біля рани, втрачають свою спеціалізацію і перетворюються на освітні (компоненти раневих меристем), нащадки яких можуть увійти до складу тканини будь-якого необхідного типу. Щоб повернути місцю пошкодження колишній вигляд, вони повинні розтягуватися і ділитися в одних напрямках сильніше і частіше, ніж в інших. Що і як координує ділення і зростання клітин раневих меристем, було не цілком вивчено, але відомо, що зростання кореня і його окремих частин регулює рослинний гормон ауксин.

Фізіологи рослин з Австрійського інституту наук і технологій на чолі з Іржі Фрімлем (Ji  Friml) спробували з'ясувати подробиці заліковування ран у рослин на прикладі популярного модельного об'єкта - арабідопсису, або резуховидки, Таля. Для цього вони точково пошкоджували лазером коріння арабідопсису і після цього кілька годин спостерігали за загоєнням у реальному часі.

Рослини, які використовували в експериментах, були трансгенними: вони, на відміну від резуховидок дикого типу, експресували ген зеленого флуоресцентного білка, зчеплений з геном фактора транскрипції ETHYLEN-RESPONSIVE 115 (ERF115). Відомо, що ERF115 виробляється в клітинах поблизу ран, але не в звичайних меристемах, і активний в ядрі (так як він управляє утворенням копій РНК з різних генів, а це здебільшого ядерний процес).

Крім зеленого флуоресцентного білка клітини кореня виробляли ще комплекс речовин, пов'язаних з іншим флуоресцентним білком - Tdtomato. Будова цього комплексу змінювалася під дією ауксину так, що світіння Tdtomato можна було помітити тільки в клітинах, які виробляли багато цього гормону. Зі зміни флуоресценції дослідники могли зрозуміти, які клітини задіяні в загоєнні ран.

Виявилося, що в клітинах, безпосередньо прилеглих до місця поранення, швидко підвищується концентрація ауксину, а він активує роботу фактора транскрипції ERF115. Вони втрачають спеціалізацію, діляться (спеціалізовані клітини цього не можуть) і витягуються в бік рани. У дочірніх клітинах ситуація змінюється: тільки ті, які межують з раною, зберігають підвищений рівень ауксіну, а в інших його вміст знижується. Якщо ввести інгібітори цього рослинного гормону, експресія ERF115 не посилюється.

Щоб зрозуміти, як клітини визначають свою близькість до місця пошкодження, дослідники порушували лазером цілісність однієї клітини кореня, в результаті чого частина її вмісту витікала. Рівень ауксіна підвищувався в сусідніх клітинах. Але якщо в клітини попередньо вводили 0,5-молярний розчин маннітолу - речовини, яка підтримує тургор на високому рівні (змушує клітини інтенсивніше звичайного поглинати воду, і ця вода сильніше тисне на клітинні стінки), точкове пошкодження не призводило до помітного стрибка концентрації ауксіну та інтенсивності ділення. При цьому клітини, які не входять до складу раневих меристем, ділилися зі звичайною швидкістю.


Виходить, ділення і зростання клітин при пораненні запускає підвищений рівень гормону ауксіна, який стимулює експресію фактора транскрипції ERF115. Напрямок поділів і розтягнення клітин визначається тиском всередині них: при пораненні воно падає в клітинах в безпосередній близькості до місця пошкодження. Також, очевидно, і сам рівень ауксину залежить від тургора: у клітинах, які не стикаються з раною, він падає незалежно від їх походження.

Людині, яка не дуже багато знає про рослини, вони можуть здатися нудними і як би недостатньо живими. Але насправді вони точно так само, як і тварини, і інші організми, взаємодіють з іншими видами - як корисними для них (наприклад, бактеріями в листях), так і небезпечними. Так, рослини навчилися змінювати поведінку поїдаючих їх гусениць, щоб ті нападали один на одного, і включати до складу нектару мікродози нікотину, щоб залучати джмелів-запилювачів (великі концентрації нікотину відлякують комах і небезпечні для них). Взаємодія двостороння: якщо джмелі не знаходять відповідних квіток, вони особливим чином проколюють листя рослин, і у тих прискорюється розпускання бутонів.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND