Исследование показало, что растения используют механические силы для заживления ран: новые микротрубочки при растяжении клеток.

Совместное исследование Лукаса Хёрмайера, группы Фримла, Бенковой и Гейзенберга из Института науки и технологий Австрии (ISTA) и их коллег предоставляет новый взгляд на самоувенчение растений.

Ученые повредили модельное растение арабидопсиса (Arabidopsis thaliana) при помощи лазера и исследовали заживление ран с применением микроскопии. Опубликованные в журнале Developmental Cell результаты детально описывают процесс: при повреждении ткани она мгновенно восстанавливается и заставляет клетки делиться для закрытия раны.

Клетки внутри растений находятся под высоким давлением. При повреждении клетки умирают, лопаются и сбрасывают давление, создавая пустое пространство, которое необходимо заполнить. Соседние клетки проникают в эту пустоту и действуют в качестве первых откликнувшихся.

«Это похоже на два воздушных шара, склеенных и сжатых вместе. Если один лопается, то другой мгновенно растягивается и деформируется в сторону разрыва, чтобы уравновесить давление», — объясняет Хёрмайер. Клетки удлиняются, начинают делиться и образуют новые клетки, которые в конечном итоге закрывают рану и могут делать это в нескольких направлениях. Почему?

Хёрмайер и его коллеги ингибировали определенные молекулы, которые предположительно влияют на этот процесс деления, но не заметили никаких изменений в заживлении ран.

«К нашему удивлению, процесс продолжал работать, независимо от того, что мы делали», — говорит Хёрмайер. Поэтому они переключились на механические аспекты проекта. Для визуализации этой механики ученые использовали специально разработанный микроскоп с лазером. Лазер повредил ткани растения, и микроскоп зафиксировал, что происходит дальше.

Анализируя видеоматериалы, исследователи обнаружили, что микротрубочки — динамические белковые структуры в клетке, которые помогают делению генетического материала — реагируют на механические изменения. Когда клетки растягиваются, микротрубочки меняют свое положение и устанавливают ориентацию деления клеток, что запускает процесс.

«Наши результаты показывают, что чисто механические силы, возникшие из-за растяжения клеток, стимулируют деление клеток при заживлении ран у растений», — говорит Хёрмайер.

Это новое исследование демонстрирует, что процессы развития и регенерации тканей у растений можно понять с помощью принципов механики. Оно также подчеркивает удивительную способность растений заживать от повреждений — способность, которая им необходима, так как они постоянно подвергаются воздействию окружающих условий, что становится особенно важным в условиях изменяющегося климата.

Понимание процессов заживления ран и регенерации у растений открывает перспективы для селекционеров, которые могут развивать чрезвычайно устойчивые растения для выращивания, например, на соленых почвах или растений, устойчивых к вредителям, заключают авторы исследования.

Источник: Institute of Science and Technology Austria. Автор: Флориан Шледерер.

Фотография: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.