Учёные показали, что два ранее считавшихся независимыми механизма регуляции ветвления растений могут быть связаны. Это позволило создать наиболее полную картину того, как растения контролируют свою архитектуру.
Исследование, опубликованное в [PLOS Biology](https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003395), демонстрирует, как местные сигналы в почках растений соединяются с гормональными потоками всего растения для контроля ветвления. Это имеет значение для будущего улучшения сельскохозяйственных культур.
Как растения контролируют ветвление
У основания каждого листа находится крошечный кластер стволовых клеток, известный как аксиллярная меристема. От того, будут ли эти меристемы оставаться в состоянии покоя или начнут расти, зависит множество факторов, включая сигналы окружающей среды. Садоводы знают, что удобрения и свет могут влиять на то, насколько густыми станут их растения.
Садоводы также знают, что они могут формировать архитектуру побегов путём обрезки — удаления доминирующих побегов для высвобождения спящих почек у основания листьев ниже по побегу.
Исследователи давно интересуются тем, как все эти сигналы координируются. Одним из координационных центров является фактор транскрипции BRANCHED1 (BRC1), который действует локально в отдельных почках, подавляя их рост. Его активность регулируется гормонами, которые передают сигналы о питательных веществах от корня, и качеством местного освещения.
Это новое исследование предполагает, что BRC1 способствует системной регуляции ветвления побегов, изменяя экспорт гормона растений ауксина из почки в основной стебель.
Ауксин в основном стебле регулирует активность почек уже почти столетие. Недавно было установлено, что это связано, по крайней мере частично, с его способностью предотвращать экспорт ауксина из почек, что необходимо для их роста.
Таким образом, почки эффективно конкурируют за экспорт ауксина в стебель, и это может объяснить, почему удаление активных почек позволяет расти спящим почкам.
Новое исследование сочетает математическое моделирование с измерениями роста почек, предоставляя доказательства того, что локальные различия в экспрессии BRC1 между почками помогают определить, какие почки более конкурентоспособны, в то время как системные свойства транспорта ауксина устанавливают общее количество ветвей, которые растение может поддерживать.
Это создаёт поток информации по всему растению, который каждая почка интерпретирует локально, позволяя растению регулировать, когда и где образуются ветви.
В результате получается единая модель, объясняющая, как растения настраивают количество и положение ветвей, чтобы интегрировать общий баланс роста побега с такими условиями окружающей среды, как свет или доступность питательных веществ.
Например, почка в благоприятном положении, например, при лучшем освещении, может экспрессировать меньше BRC1 и поэтому расти быстрее, в то время как соседняя почка с более высокой экспрессией BRC1 может оставаться в состоянии покоя. В то же время системная регуляция посредством транспорта ауксина обеспечивает поддержание общего баланса нагрузки ветвления по всему растению.
Доктор Зои Нахас, первый автор исследования, сказала: «Наш основной вывод заключается в том, что, модулируя транспорт ауксина, локальная экспрессия BRC1 в каждой почке может способствовать системному контролю ветвления».
Профессор Оттолайн Лейзер, старший соруководитель исследования, сказала: «Растения обладают необычайной гибкостью в своём росте, и ветвление является ключевой частью этой адаптивности. Разработанная нами единая модель поможет нам понять, как растения интегрируют несколько источников информации, чтобы определить, куда инвестировать в рост».
Профессор Джеймс Локк, старший соруководитель, добавил: «Эта работа объединяет эксперименты и моделирование, чтобы показать, как локальные и системные сигналы могут взаимодействовать для контроля роста почек. Поразительно, что такая простая модель может охватить диапазон моделей ветвления, которые мы наблюдаем экспериментально».
Исследование проведено при поддержке [University of Cambridge](https://phys.org/partners/university-of-cambridge/).
Другие новости по теме
- Как синапсы удерживаются вместе: учёные обнаружили, что белок мозга гефирин образует гибкие филаменты
- Впервые в дикой природе замечен гибрид «гру-сойки»
- Общество, построенное на обонянии: как муравьи поддерживают соответствие между нейронами и обонятельными рецепторами
- Окаменелые фекалии помогают оживить миры доисторического прошлого — вплоть до молекулярных деталей
- Согласованная политика, а не разрозненные правила, рекомендованы для сосуществования сельскохозяйственных культур
- Управление охраняемыми территориями в Амазонке на основе общин демонстрирует «беспрецедентные» результаты
- Белки ресничек указывают на связь между «клеточными антеннами» и хроническими заболеваниями
- Нервные клетки дрозофилы, чувствительные к движению конечностей, отключаются во время активного движения, — показывает исследование
- Роль микробиома в успешной трансплантации лугов взморника
- Превращение яблочных отходов в прибыль и источник белка
Другие новости на сайте
- Как исследователи отслеживали крупнейшие скрытые источники загрязнения «вечными химикатами» в реках Великобритании
- Google разрабатывает новый подход к помощи в дополненной реальности (AR)
- Призыв к улучшению мониторинга и снижению воздействия морских ветряных турбин
- Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне совместно с международными коллегами разработали новый метод электронной микроскопии, который позволил впервые визуализировать направленные атомные вибрации, или фононы, на атомном уровне.
- Темис полностью собран и стоит на стартовой площадке.
- Как синапсы удерживаются вместе: учёные обнаружили, что белок мозга гефирин образует гибкие филаменты
- Впервые в дикой природе замечен гибрид «гру-сойки»
- Бразильская исследовательская сеть генерирует 0,66% национального ВВП, показывает исследование
- Cardano: позитивные ставки — объём торгов резко вырос на фоне новостей о листинге ETF
- Новая гидротермальная система связывает два явления на морском дне