Раскрыт механизм реагирования огурцов на гравитацию

Москва, 21:04, 25 Дек 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Исследователи из Японии изучили рассаду огурцов, пророщенных при очень слабой гравитации (микрогравитации) на Международной космической станции.

Растения являются «специалистами по выживанию» и могут контролировать направление своих корней, чтобы максимально эффективно использовать ресурсы вокруг них. Используя специализированные клетки, они ощущают тяжесть и перераспределяют гормоны-ауксины, стимулирующие рост и позволяющие развивать жизненно важные функции растения.

Однако, как этот процесс происходит на клеточном уровне — большая загадка. Огурцы с МКС были выбраны для исследования, так как они, наряду с дыней, тыквой, кабачками, характеризуются специализированными выростами, или крючками, формирование которых регулируется земным тяготением. Эти крючки формируются во время ранней стадии роста растения, чтобы помочь выйти сеянцам из их твердых семян и служат якорем развивающихся растений в почве, пока корни формируются.

Когда семена помещены перед прорастанием в вертикальном положении, их зародышевые корни направлены вниз, и, в условиях микрогравитации, крючок развивается с каждой стороны. Но когда они лежат горизонтально на земле, формирование крючков на верхней стороне подавляется под действием гравитации.

Японские ученые отметили ценный вклад гравитационно-чувствительных CsPIN1 протеинов на этот процесс. Роль этих белков в содействии транспортировке гормонов роста впервые была предположена в предыдущих опытах, проводимых на Земле.

Исследователи загрузили семена огурцов в специально разработанные контейнеры, которые были отправлены на космическую станцию. Прорастающие сеянцы выращивали в условиях невесомости в течение 24 часов. Затем сеянцы огурца либо сохранялись в условиях микрогравитации, либо грави-стимулировались путем применения 1 грамма центробежной силы на два часа.

Для доставки образцов на Землю, ученые разработали фиксирующий раствор на основе смеси уксусной кислоты, этилового спирта и дистиллированной воды.

Затем японские исследователи использовали технику окрашивания, чтобы определить изменения клеточного поведения, индуцированного грави-стимуляцией. Исследовав сечения сеянцев под микроскопом, ученые обнаружили, что CsPIN1 белки могут релокализоваться под действием силы тяжести.

В частности, это изменение в положении белка протекает в так называемой «переходной зоне» огуречной рассады — зоне между стволом и корнями, где крючки развиваются. Более того, оказывается, что такое поведение стимулирует образование клеточного канала, способного транспортировать гормоны роста из одной части этой зоны к другой.

«Этот результат позволяет объяснить, как гравитация регулирует снижение уровня ауксинов и тем самым подавляет образование крючков на верхней стороне горизонтально выращиваемой рассады огурцов», — поясняет профессор Хидеюки Такахаши.

Проще говоря, эти находки указывают на механизм, посредством которого семена способны включать и выключать рост своих крепежных крючков по отношению к их ориентации и к силе тяжести. И, как следствие, повысить свои шансы на выживание.