Теперь ученые обнаружили, как синий свет заставляет небольшие структуры в клетке, микротрубочки, расти перпендикулярно их нормальному направлению роста. В результате направление роста сеянцев также меняется, заставляя их устремляться к свету. Ученые обнаружили, какой белок отвечает за рост микротрубочек перпендикулярно нормальному направлению.Результаты были опубликованы в Science.
Большинство людей знают, что всходы растут навстречу свету. Но так ли они поступают? Это вопрос, над которым многие ученые ломали голову на протяжении многих лет. В более ранних исследованиях ученые изучали клетки проростков.
Используя специальные микроскопы с голубым лазерным светом, они визуализировали структуры, которые важны для направления роста растительных клеток. Произошло нечто удивительное: в течение десяти минут расположение микротрубочек полностью изменилось под микроскопом.Благодаря разумному использованию методов анализа изображений ученые смогли показать, что — в течение нескольких минут — синий свет приводит к образованию большого количества новых микротрубочек, которые все перпендикулярны уже существующим микротрубочкам.
Они также обнаружили, как клетки проростков улавливают свет в этих условиях, а именно через фототропин, один из белков, которые позволяют растениям обнаруживать свет.Кроме того, было определено, что образование большого количества микротрубочек, перпендикулярных ранее существовавшим микротрубочкам, вызвано белком катанин.
Сеянцы, не содержащие белок катанин, не могут изменить направление своих микротрубочек и не могут расти навстречу свету. Катанин активируется фототропином и может разрезать микротрубочки пополам там, где они пересекаются с другими микротрубочками.
В результате разделения образуются две микротрубочки, каждая из которых растет с одинаковой ориентацией. Микротрубочки, которые перпендикулярны уже существующим микротрубочкам, делают много пересечений.
Каждый раз, когда новые микротрубочки пересекаются с другими микротрубочками, расположенными в исходном направлении, катанин может разрезать новые микротрубочки, чтобы создать новые ответвления. В течение нескольких минут это приводит к появлению «деревьев» микротрубочек внутри клеток, перпендикулярных исходному направлению.
Рост и развитие растений сильно зависит от качества и количества света, который они улавливают. Фотосинтез растений зависит от света, но они не могут двигаться самостоятельно. Вместо этого они растут к свету. Это исследование показывает, что реорганизация микротрубочек играет важную роль в этом процессе.
Исследование было поддержано премией NSF, Научным институтом Карнеги, Фондом фундаментальных исследований материи (FOM), финансируемым Нидерландской организацией научных исследований (NWO), программой EU-NEST, премией CASPIC, TOYOBO. BIOFOUNDATION и Программа Human Frontier Science.