Международная группа исследователей России и Сингапура обнаружила и исследовала механизм адаптации к холоду у растений. Оказалось, растения жертвуют только что родившимися клетками кончика корня, чтобы пережить холод.
Исследование проводили на резуховидке Таля — обычном модельном растении,
которое часто используют в экспериментах
© Vasiliy Koval / Фотодом / Shutterstock
У растений есть клетки, которые по аналогии с животными можно назвать стволовыми — это клетки на кончике корня или побега, которые дают начало любым новым тканям во время роста. Стволовые клетки образуют нишу, а в ней есть покоящийся центр, который обеспечивает ее поддержание — его клетки редко делятся, но сигнализируют остальным оставаться стволовыми, то есть сохранять возможность превращаться в клетки любого типа. Для благополучного развития корня важно, чтобы ниша не нарушалась.
Ученые из Сингапура изучали стволовые клетки, которые находятся в корневом чехлике — зоне, которая находится на самой вершине каждого корневого волоска. Они обнаружили, что при низкой температуре (+ 4 °С) в стволовых клетках растения повреждается ДНК, что может привести к гибели потомков этих клеток. При этом, как оказалось, гибель клеток на самом кончике корня помогает выжить остальным клеткам ниши и «закаляет» растение, которое становится более устойчивым к любым другим стрессам.
«Гибнут только клетки кончика корня, жизнь которых и так коротка, в то время как остальные ткани остаются неповрежденными», — сказала Виктория Миронова, кандидат биологических наук, один из соавторов статьи.
Ученые из России исследовали процессы, которые происходят на кончике корня с помощью математической модели. Оказалось, что механизм, который приносит клетки в жертву ради выживания растения, регулируется генами, ответственными за транспорт ауксина — гормона, который необходим для жизни ниши стволовых клеток.
«Моделирование показало, что в холодных условиях, когда происходит деление клеток центральной части корневого чехлика — концентрация гормона в покоящемся центре падает и это создает угрозу для дальнейшей жизни растения. Когда же эти клетки погибают — концентрация гормона восстанавливается, что позволяет сохранить нишу стволовых клеток. Наше предсказание проверили исследователи из Сингапура — и действительно, они обнаружили, что экспрессия гена WOX5 — одного из основных регуляторов поддержания ниши стволовых клеток снижается при отсутствии гибели дочерних клеток, в сравнении с корнями, где смерть клеток имела место», — объяснила Мария Савина, другой соавтор работы. Ее слова приводит пресс-служба НГУ.
Сам принцип, по которому гибель клеток на вершине корня помогает повысить содержание ауксина, пока неизвестен.
По словам ученых, продолжение исследований принесет ощутимую пользу сельскому хозяйству: по их мнению, перед похолоданием растения можно обработать ауксином чтобы избежать гибели клеток и помочь растениям благополучно пережить стресс, не прибегая к жертвам. Как полагают ученые, результаты исследования могут пригодиться и для исследования способов адаптации к холоду у млекопитающих, т.к. организация ниш стволовых клеток, функционирование, чувствительность к стрессу сходны у животных и растений.
Исследование опубликовано в журнале CELL
Источник: chrdk.ru
