Стебли, обвивающие деревья и другие растения, а также дома и даже фонарные столбы, — настоящее чудо природы. Однако за этим чудом скрывается паразитическое поведение: прикрепляясь к другим формам жизни, лианы блокируют солнечный свет, необходимый для роста, и душат своих хозяев, препятствуя поступлению воды и других питательных веществ.
Хотя об этих угрозах было широко известно, не до конца понятно, что именно позволяет лианам искать опору, прикрепляться к ней и взбираться вверх.
Международная группа учёных раскрыла формулу, которая позволяет вьющимся стеблям искать растения-хозяева и прикрепляться к ним, а также быстро удлиняться, двигаться в определённом направлении и образовывать специализированные контактные клетки. Кроме того, учёные определили семейство генов, отвечающих за эту формулу.
«Наше исследование показывает, как молекулярные механизмы связаны с движением растений — то, что мы до конца не понимали, — объясняет Джойс Оньенедум, доцент кафедры экологических исследований в Нью-Йоркском университете и автор исследования, опубликованного в журнале New Phytologist. — Что особенно важно, это даёт нам более полное представление об этих паразитах. Они представляют угрозу для деревьев и других растений — одних из лучших природных инструментов для хранения атмосферного углекислого газа».
Хорошо известно, что крупные ветви деревьев изгибаются за счёт образования волокнистых клеток, называемых «G-волокнами». Это специализированные сокращающиеся клетки. В исследовании, опубликованном в прошлом году, Оньенедум и её коллеги сообщили, что G-волокна часто встречаются в стеблях виноградной лозы. Но истинная роль этих клеток была неясна.
Ученые проанализировали вьющуюся фасоль обыкновенную, которую выращивают по всему миру, часто высаживают в садах и огородах, и которая растёт вертикально. В частности, исследователи изучили роль определённого гормона, брассиностероида, который регулирует процессы развития растений, сравнив высоту обычной вьющейся фасоли с высотой фасоли, генетически модифицированной для выработки избыточного количества этого гормона.
Избыточные гормоны подавляли развитие клеток G-волокон и приводили к образованию «ленивых волокон», которые слишком быстро удлинялись и двигались бесконтрольно.
Исследователи также выявили ген-кандидат XTH5, который играет ключевую роль в структурном росте растений и экспрессируется в основном во время развития G-волокон. Таким образом, был обнаружен ключевой фактор, поддерживающий скручивание и захват лозы.
«Такие гены, как XTH5, позволяют растениям перестраивать свои клеточные стенки — сложные структуры, которые обеспечивают прочность и гибкость растений. Это исследование показывает, что перестройка клеточных стенок является важнейшим компонентом таких движений растения, как обвивание», — говорит Андерсон.
«Наша работа показывает, что быстрое удлинение, направленное движение и образование определённых клеток способствуют перемещению и последующему прикреплению лозы к растению-хозяину», — заключает Оньенедум.
[Фото: Lena Hunt/New York University]
