
Ученые из Южной
Кореи объяснили, как свет попадает в корни растений. Оказывается, он проходит из стеблей и листьев в корни с помощью проводящих тканей, то есть стебли, фактически, выполняют роль оптоволокна. В корнях свет стимулирует белок фитохром В, который, в свою очередь, активирует
белок, помогающий росту корней. Исследование опубликовано
в Science Signaling.
В ранних
исследованиях ученые показали (1,
2), что
свет влияет на рост подземной корневой
системы растений. Так, в побегах и корнях
растений содержится светочувствительный
белок фитохром,
существующий в двух формах, А и В, одна из
которых поглощает свет в красном
диапазоне, вторая — в дальнем красном
диапазоне. Эксперименты показали,
что фитохром, содержащийся в побегах
растений, активирует транспорт сигнальных
молекул из стебля в корневую систему.
Эти молекулы способствуют росту боковых
ответвлений корня. В другой работе было
показано,
что при облучении корней красным светом
фитохром стимулирует их рост. Но как
свет попадает в корни растений
исследователи не знали. Высказывались
разные предположения — например,
что корни напрямую получают свет через
почву. По мнению авторов статьи, такая
гипотеза не кажется убедительной, так
как свет может проникать в почву на
несколько миллиметров, к тому же
проницаемость разных почв разной.
Согласно другому предположению, свет
попадает из стебля и листьев в корневую
систему растения по проводящим
тканям.
В новой работе
авторы использовали в качестве модельного организма резуховидку
Таля (Arabidópsis thaliána). Они изучали растения, мутантные
по некоторым генам, в том числе, по гену
фитохрома, и растения «дикого типа»,
без мутаций. Чтобы понять, как свет
влияет на корни Arabidópsis
и как
фитохром стимулирует их рост, авторы
выращивали растения
на свету, помещали в темное место на
определенные периоды времени, облучали
светом корни резуховидок или помещали
в темноту только листья. Кроме того,
чтобы проверить гипотезу о светопроводящих
тканях, биологи подсвечивали ткани
стебля светом видимого и инфракрасного
спектров. Источник света соединяли с помощью канюли (гибкой полой иглы) с волокнами растения, а
детектор на концах корней регистрировал,
проходит свет в корни или нет. Чтобы
показать, что корни получают свет не
через почву, исследователи закрывали
землю вокруг растения фольгой.
Оказалось, что свет проходит по
стеблям растений в корни, причем излучение в
инфракрасном диапазоне растительные ткани проводят
гораздо лучше, чем свет видимой части
спектра. Свет, поступивший из стеблей и листьев, активирует фитохром В, содержащийся в корнях, а фитохром активирует синтез, а затем
помогает стабилизировать сигнальный
белок HY5,
который
стимулирует рост корней.
Резуховидка
Таля (Arabidópsis
thaliána)
используется биологами как модельный
организм в молекулярно-биологических,
генетических и физиологических
исследованиях, так как у этого растения
очень короткий жизненный цикл — шесть
недель, а также небольшой геном. Арабидопсис
часто используется в космических исследованиях.
Так, резуховидку выращивали на советской
космической станции Салют-7, авторы
проекта Mars
One планируют
выращивать ее после высадки на Марс.
