Группа ученых из пяти стран, включая Россию, исследовала генетическую регуляцию деления стволовых клеток в стебле растений и обнаружила ранее неизвестный механизм контроля роста древесины фитогормоном ауксином. Белки — регуляторы ответа на ауксин координируют активность гена WOX4 — ключевого для поддержания стволовых клеток стебля растений. Результаты исследования имеют значение не только для фундаментальной биологии, но и для решения экономических и экологических проблем, так как изученный механизм позволит в перспективе влиять на качество и объем древесины. Подробности опубликованы в журнале Nature Communications.

Международный коллектив ученых из Центра организменных исследований (Германия), института Грегора Менделя (Австрия), Института Цитологии и генетики СО РАН, Новосибирского государственного университета (Россия), Университета Вагенингена (Нидерланды) и Института молекулярной и клеточной биологии растений, Политехнического университета Валенсии (Испания) показал ключевую роль в процессе образования камбия (ниши стволовых клеток в стебле растений) белков-регуляторов ответа на ауксин. Также исследователи конкретизировали особенности пространственной координации активности генов в тканях стебля. Ранее не было известно, связаны ли как-то пути регуляции поддержания жизнедеятельности камбия через фитогормон ауксин и через белок-регулятор WOX4, эти направления считались параллельными. В своей работе авторы показали что между ними есть прямая связь.

Поскольку мы смогли различить разные типы клеток в камбии, наша работа является важной ступенью для исследований регуляции функционирования этой ткани. Мы все лучше понимаем удивительную сложность регуляторной сети поддержания ниши стволовых клеток камбия, который обеспечивает существование древесины, создающей значительную часть биомассы нашей планеты, — прокомментировал результаты работы ее руководитель — профессор Центра организменных исследований университета Гейдельберга доктор Томас Греб

Удивительный камбий и король фитогормонов ауксин

Из камбия — стволовых клеток стебля растений образуется древесина, составляющая значительную часть от всей «зеленой» биомассы на Земле. Своеобразие камбия в том, что из него одновременно «рождаются» два типа сосудистых тканей, ксилема, или древесина — в сторону сердцевины ствола и флоэма (кора)— наружу.

Ксилема обеспечивает восходящий ток воды и растворенных в ней питательных веществ, а флоэма — нисходящее движение сахаров и крахмалов, нужных для роста и развития клеток растений. Сформированные сосудистые ткани состоят из мертвых клеток, постоянно прирастающих в объеме за счет делящихся стволовых клеток камбия. Важно, что ксилема и флоэма образуются на протяжении всей жизни растения, а не только в эмбриональном периоде. Если «умирает» камбий, погибает и ствол растения.
Исследования проводились на резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana), и хотя у нее нет древесины как таковой, растение обладает всеми генетическими механизмами для формирования этой ткани, что позволяет пользоваться преимуществами модельного объекта — небольшим размером, коротким жизненным циклом, хорошо изученным геномом. Именно на этом растении, ранее ученые установили, что ауксин — своеобразный король растительных гормонов. Он регулирует множество процессов, среди которых способность растений поворачиваться к солнцу, реагировать на силу тяжести, а также управляет развитием органов растений — семян, корней, листьев и стеблей…. Читать далее на Открытой науке