Международная группа ученых из Ноттингемского университета и Шанхайского университета Цзяо Тун сделала прорывное открытие, раскрыв молекулярный механизм, который позволяет корням растений расти строго вниз под действием силы тяжести. Это явление, известное как гравитропизм, помогает растениям эффективно искать воду и питательные вещества в почве, но до сих пор оставалось загадкой, как именно гормоны управляют этим процессом на клеточном уровне.
Исследование, опубликованное в престижном журнале Science Advances, показало, что ключевую роль в этом процессе играет растительный гормон ауксин. При изменении положения корня ауксин накапливается в его нижней части. Это приводит к активации особого гена, который запускает процесс укрепления клеточных стенок именно на нижней стороне корня. В результате клетки здесь становятся более жесткими и перестают растягиваться.
В то время как рост клеток на нижней стороне корня замедляется, клетки на его верхней стороне продолжают удлиняться в обычном темпе. Этот дисбаланс в росте и заставляет корень изгибаться вниз, позволяя ему обходить препятствия и продолжать движение вглубь почвы. В центре этого механизма находится фермент под названием OsILA1, активность которого напрямую регулируется ауксином и отвечает за изменение жесткости клеточной стенки.
Как подчеркнул один из руководителей исследования, доктор Рахул Бхосале, это открытие решает давнюю загадку двойственного действия ауксина, который способен одновременно и стимулировать, и подавлять рост клеток в пределах одного органа. «Наше исследование раскрывает молекулярные факторы, с помощью которых ауксин избирательно управляет удлинением клеток, укрепляя их стенки. Это знание открывает путь к фундаментальному пониманию развития корневой системы», — пояснил ученый.
Полученные результаты имеют огромное значение для сельского хозяйства. Понимание того, как растения контролируют архитектуру своих корней, открывает новые возможности для селекции и генной инженерии. Создание сортов сельскохозяйственных культур с более развитыми и адаптивными корневыми системами позволит повысить их устойчивость к засухе, уплотненным почвам и недостатку питательных веществ.
Таким образом, расшифровка сложной гормональной сети, управляющей ростом корней, может стать ключом к повышению продуктивности сельского хозяйства и обеспечению продовольственной безопасности в условиях меняющегося климата. Это фундаментальное открытие в ботанике открывает инновационные пути для прикладных исследований, направленных на создание более выносливых и урожайных растений.
