Корневая система растения обладает высокой регенеративной способностью. Он играет важную роль в поглощении воды и питательных веществ из почвы, и поэтому его потеря может представлять непосредственную угрозу для их жизни.
Пластичность корневой системы также помогает растениям адаптироваться к неблагоприятным условиям, таким как сквозняк. Сельскохозяйственная техника, называемая обрезкой корней, или обрезкой корней, использует эту естественную устойчивость для контроля роста растений. Он также использовался в садоводстве для контроля размера и силы роста растений, как это видно на примере бонсай.
Предыдущие исследования показали, что регенерация корней происходит за счет индукции образования боковых корней (LR), и что в этом процессе играет роль ауксин, хорошо изученный гормон роста, участвующий в различных процессах развития растений. Однако молекулярный механизм регенерации корней остается в значительной степени неизвестным.
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Plant and Cell Physiology, ученые впервые определили, что YUCCA9, один из одиннадцати генов YUCCA, участвующих в синтезе ауксина, играет главную роль в регенерации корневой системы.Используя арабидопсис в качестве модели, исследовательская группа под руководством доцента Масааки Ватахики из Университета Хоккайдо обнаружила, что обрезка корней вызывает как образование LR, так и рост существующих корней. Эксперименты по изучению экспрессии генов и использованию мутантов идентифицировали YUCCA9 как первичный ген, ответственный за биосинтез ауксина во время регенерации корневой системы после срезания корня. В сотрудничестве с профессором Масаси Асахиной из Университета Тэйкё команда также обнаружила очевидное повышение уровня ауксина после резки.
Ауксин обычно показывает неравномерное распределение в телах растений в результате полярного переноса, что приводит к изгибу растения под действием силы тяжести или света. Команда обнаружила, что полярная транспортная система также необходима для регенерации корней.
Интересно, что команда обнаружила, что дефектные LR некоторых мутантов, передающих сигналы ауксина, могут быть восстановлены путем разрезания корня, что свидетельствует о надежности передачи сигналов ауксина, индуцированной разрезанием корня. Они также показали избыточность генов биосинтеза ауксина с помощью мутантного анализа.
«Мы идентифицировали первичный ген биосинтеза ауксина, который отвечает за регенерацию корня при повреждении корня. Это открытие может привести к разработке новых методов подавления или усиления регенерации корня и, таким образом, контроля роста растений в сельском хозяйстве и садоводстве», — говорит Масааки Ватахики. .