Растения получают питание по однонаправленным маршрутам: это помогает повысить их устойчивость к засухе

от

Растения транспортируют воду и питательные вещества из окружающей среды через специализированные поры. Исследователи из Женевского университета (UNIGE) пролили свет на малоизвестный, но важный механизм, обеспечивающий правильную работу растений: направленность транспорта питательных веществ в корнях. Команда продемонстрировала, что этот транспорт становится однонаправленным по мере развития корня.

Это открытие подчёркивает центральную роль пор, соединяющих клетки растений, и открывает новые перспективы для повышения устойчивости растений к водному стрессу. Результаты исследования [опубликованы](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1674205225002333) в журнале Molecular Plant.

Корни играют жизненно важную роль в поглощении воды и питательных веществ

Корни играют ключевую роль в поглощении воды и питательных веществ из почвы, что необходимо для роста, развития, размножения и продуктивности растений, особенно сельскохозяйственных культур. Вода и питательные вещества из почвы сначала активно поглощаются наружным слоем корня, эпидермисом.

Оттуда они должны пройти через несколько концентрических слоёв клеток, чтобы достичь центральных сосудистых тканей, которые распределяют эти элементы по всему растению через сок.

Эти слои корня организованы в отдельные структуры: эпидермис, кору, эндодермис и сосудистые ткани. Более ста лет учёные предполагали, что вода и питательные вещества пересекают эти слои через плазмодесмы — микроскопические поры, соединяющие клетки растений и образующие каналы для обмена молекулами.

Хотя это широко преподавалось, это никогда не было доказано напрямую. «Мы хотели проверить это предположение экспериментально», — объясняет Мари Барберон, профессор кафедры наук о растениях на факультете естественных наук UNIGE.

Лаборатория профессора Барберон исследует, как регулируется поглощение питательных веществ во время развития корней и дифференцировки клеток. Используя небольшие флуоресцентные молекулы (GFP — зелёный флуоресцентный белок), команда смогла проследить, как вещества перемещаются через плазмодесмы у Arabidopsis thaliana, модельного вида растений.

В молодых корнях, где клетки ещё не полностью специализированы (например, до формирования сосудистых тканей), молекулы GFP могли свободно перемещаться в обоих направлениях — от наружных слоёв к внутренним и наоборот.

«Но в зрелых корнях мы обнаружили, что транспорт становится однонаправленным — строго от периферии к центральным сосудам», — объясняет Леа Жакие, исследователь в лаборатории Мари Барберон и первый автор этого исследования. Молекулы GFP, помещённые в наружные слои, позже были обнаружены в более глубоких тканях, но не наоборот.

«Это было неожиданно, но, вероятно, отражает оптимизированную систему, которая обеспечивает эффективное достижение жизненно важных ресурсов сосудистыми тканями», — добавляет Челеста Фиоренца, доктор философии в лаборатории Мари Барберон и соавтор исследования.

Чтобы понять, что контролирует этот однонаправленный транспорт, учёные искали генетических мутантов, которые позволили бы двунаправленное движение. Они идентифицировали мутанта, названного sesame, у которого плазмодесмы были аномально широкими.

Это говорит о том, что размер этих пор является ключевым фактором, обеспечивающим однонаправленный поток. Хотя у мутантов sesame наблюдались лишь незначительные дефекты в питании при оптимальных условиях роста, они были гораздо более устойчивы к засухе.

«Мы пока не знаем точно, как эти растения лучше справляются с засухой, — говорит Мари Барберон, — но наши результаты показывают, что понимание механизмов межклеточного транспорта может привести к созданию сельскохозяйственных культур, которые будут более эффективно поглощать питательные вещества или противостоять водному стрессу — ключевой проблеме для сельского хозяйства в условиях изменения климата».

Предоставлено [Женевским университетом](http://www.unige.ch/).

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте