Ян Вейбинг (в средата), изследовател в Центъра за върхови постижения в молекулярните науки за растенията към Китайската академия на науките, с колегите си. [Photo provided to chinadaily.com.cn]
Китайски учени разкриха решаващ механизъм, който управлява функцията на растителните стволови клетки, които позволяват на растенията непрекъснато да генерират нови листа, стъбла и цветя през целия им жизнен цикъл, предлагайки потенциални пътища за повишаване на добивите, качеството и устойчивостта на културите.
Тъй като те откриха, че механичните свойства на растителната клетъчна стена играят основна роля в регулирането на стволовите клетки, те казаха, че се очаква в бъдеще прецизното регулиране на клетъчните стени да може да се използва за оптимизиране на активността на стволовите клетки на културите, подобно на програмирането, за оформяне на идеални растителни архитектури. Това може да доведе до по-големи зърна, повече култиватори и по-големи плодове.
Растенията притежават изключителна способност непрекъснато да генерират нови органи благодарение на тези специализирани клетки, известни като стволови клетки. Те се намират в центрове на растеж като апикалната меристема на издънките и върховете на корените, където щателно се разделят и диференцират, за да изградят архитектурата на растението.
Проучването на екип от изследователи от Центъра за върхови постижения в областта на молекулярните растителни науки към Китайската академия на науките разкрива, че клетъчната стена, често считана за статичен скеле, динамично участва в този процес.
В своето изследване те откриха, че областите на стволовите клетки на върха на растителните издънки, основният компонент на клетъчната стена, пектинът, показват бимодален модел на разпределение.
Старите зрели стени са твърди, действат като носещи греди на сграда. Междувременно всеки път, когато една клетка се дели, за да създаде две нови клетки, новата стена, която се образува между тях, първоначално е мека и гъвкава. Тази разлика в твърдостта се контролира от проста химическа настройка на гелообразен компонент в стената, наречен пектин. Твърдите стени имат силно „метилестерифициран“ пектин, докато меките, нови стени имат „деметилестерифициран“ пектин.
За да отговори на въпроса как растението гарантира, че омекотяващият ензим работи само върху нови стени, екипът след това посочи ключов ензим, PME5, който е главният играч, 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 на сигурно място 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.
Доклад за изследването, усилие от десетилетие, беше публикуван в списание Science в петък.
Изследователите казаха, че такъв механизъм на ядрена секвестрация е сложна форма на генна регулация, която не е уникална за PME5, но се използва от няколко свързани ензима. Освен това, тяхното изследване откри, че този бимодален модел на стената е открит в различни култури, включително царевица, соя и домати, което показва, че това е запазен, основен принцип на растежа на растенията.
Това изследване предоставя теоретична рамка и технологичен път за подобряване на производството на култури и подпомагане на продоволствената сигурност, според екипа.
„Ключови характеристики на културата, като броя на култиваторите, дължината на метлиците и броя на семената, се определят от активността на стволовите клетки. Като научат този код на клетъчната стена, учените биха могли един ден да създадат култури с подобрена архитектура и по-високи добиви“, каза Янг, който е и съответният автор на статията.
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта