В отличие от клеток животных, клетки растений имеют клеточные стенки. Первичная клеточная стенка тонкая и гибкая, а вторичная клеточная стенка толстая и жесткая. В ксилеме вторичная клеточная стенка отвечает за механическую прочность.
Что касается образования ксилемы, профессора Демура, изучающего, как окружающая среда влияет на рост растений на молекулярном уровне, интересует определенная группа генов.«Сосудистые гены NAC-DOMAIN (VND) ответственны за формирование ксилемы. Точная роль различных генов VND в тканях ксилемы различных органов неизвестна», — говорит он.У модельного растения Arabidopsis 7 генов VND.
Чтобы исследовать роль каждого из них в развитии ксилемы, лаборатория Demura разработала систему KDB, которая использует гормоны растений для стимуляции развития ксилемы. Используя эту систему и серию мутаций VND, ученые обнаружили, что VND1, VND2 и VND3 являются ключевыми генами для развития ксилемы в семядолях, но, что интересно, только в определенных условиях.«Тройные мутанты VND1-VND2-VND3 показали серьезные дефекты в формировании ксилемы при выращивании семядолей в темноте.
Мы обнаружили незначительный эффект при выращивании семядолей на свету», — говорит Демура.Различные ответы ксилемы предполагают, что VND4-VND7 были компенсаторами потери VND1-VND2-VND3 на свету, но не в темноте, указывая на то, что окружающая среда оказывает сильное влияние на экспрессию генов. Этот вывод согласуется с другими исследованиями, которые обнаружили изменения экспрессии VND при грибковой инфекции или засолении почвы.Уточняя роль генов и групп генов в росте растений, Демура стремится к биоинженерии новых культур для производства продуктов питания и энергии.
«Мы изучаем молекулярные механизмы контроля устойчивости растений к окружающей среде для улучшения роста», — говорит он.
