Ученые Федерального исследовательского центра «Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН» совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета (НГУ), а также из Бельгии и Сингапура исследовали процесс регенерации стволовых клеток в корне после повреждений и роль, которую выполняют два активных вещества в этом процессе.
Результаты работы опубликованы в свежем номере PNAS.
Эта работа стала очередной в ряду совместных исследований механизмов регенерации с участием ауксина и белка ERF115 (этот белок относится к транскрипционным факторам и запускает процесс деления стволовых клеток вокруг поврежденного участка).
– О том, что ауксин способствует заживлению повреждений у растений, известно достаточно давно, однако, как у любого «лекарства», у ауксина есть масса особенностей «приема» и побочных эффектов. Мы изучаем механизмы влияния ауксина на заживление у растений, что позволит в дальнейшем ускорять процесс «выздоровления» у растений, - рассказала заведующая сектором системной биологии морфогенеза растений ФИЦ ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Виктория Миронова
Ранее и ауксин, и белок ERF115 уже становились объектами исследований, но их изучали порознь, теперь же ученым удалось показать, что они работают взаимосвязано. После того, как корень растения получает повреждение, ауксин накапливается в тканях вокруг этого места и усиливает выработку на этом участке белка ERF115. Тот, в свою очередь, заставляет соседние клетки делиться как стволовые, восстанавливая ткань на месте повреждения. И одновременно он вызывает повышение чувствительности клеток к ауксину в прилегающих тканях.
Теперь весь этот процесс описан в виде математической модели, созданной новосибирскими учеными на основе экспериментального материала, собранного их зарубежными коллегами. А значит, его можно не только анализировать, но и экстраполировать на другие случаи повреждения и регенерации у растений.
Понимание того, как растение восстанавливается в ответ на какие-то повреждающие действия, актуально не только биологам, но и практикам. В частности, тем, кто занимается выращиванием деревьев и кустов, поскольку в случае повреждения ствола или при проведении прививки растений для их размножения, действуют схожие механизмы (хоть и со своими особенностями), что и при восстановлении поврежденных корней.
– Сами обработки ауксином поврежденных растений применяются давно, но, по итогам нашего исследования, мы можем говорить, что поливать непосредственно место повреждения или прививки не очень эффективно, лучше чтобы ауксин попал в сосудистую систему растения, а дальше фитогормон сам будет распространяться по тканям растения сверху вниз, находить поврежденные участки и накапливаться в нужном количестве, - пояснила Виктория Миронова
Впрочем, она и ее коллеги по проекту все же больше занимаются вопросами фундаментальной науки. А выработкой практических рекомендаций для садоводов и лесников на основе созданной учеными модели должны заниматься уже другие специалисты. В Бельгии такой интерес уже проявляется. Возможно, трансляция результатов в прикладную сферу пройдет и у нас, опыт сотрудничества с коллегами из красноярского Института леса у ученых ИЦиГ уже имеется.
Тем временем, авторы работы продолжают исследования механизмов регенерации растений, которые отличаются заметным разнообразием: одни задействованы в ответ на холодовой стресс, другие – на механические повреждения, третьи – в случае отравления токсинами и так далее. Моделирование того, как растение защищается от внешних угроз важно, как биологам, так и аграриям, поскольку такие модели позволяют быстро формировать эффективную стратегию защиты урожая в зависимости от ситуации.
