Уже полтора столетия, со времен Дарвина, биологи бьются над загадкой, как именно корень растения определяет, куда ему нужно расти, выбирая обязательно то направление, где есть вода. То, что корни всех растений демонстрируют гидротропизм, было известно биологам давно, после множества наблюдений и экспериментов. Известно также, что направление роста корневой системы связано с гравитацией: благодаря так называемой положительной гравитации корни растут вниз, в землю, а из-за отрицательной гравитации зеленые побеги тянутся вверх. Регулируют эти процессы специальные гормоны растений — ауксины.
Ранее австралийские ученые уже проводили эксперименты, которые показали, что растения чувствуют своими корнями воду, даже если та течет под ними изолированно, по трубам. И происходит это, по-видимому, благодаря вибрациям, которые улавливает растение. В новой работе биологи из Великобритании и Японии описали механизм, по которому корни воспринимают «водный» сигнал.
Для этого они взяли традиционное экспериментальное растение резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). Вначале исследователи решили проверить, зависит ли гидротропизм резуховидки от «гравитационных» клеток, благодаря которым корень растет вниз. Посредством лазерной абляции они полностью удалили гравитационно-чувствительные клетки на корне растения. Но оказалось, что и без них резуховидка направляла рост своих корней по направлению к воде.
Тогда основное внимание ученые сосредоточили на одном из генов растения — MIZ1, который, как уже было установлено, играет ключевую роль в выборе корнем «водного» направления роста. Этот ген участвует в синтезе абсцизовой кислоты — растительного гормона, регулирующего процессы гидротропизма. Для своей работы биологи вывели резуховидку, у которой этот ген был «сломан».
Затем последовательно биологи «включали» данный ген в разных частях корня и обнаружили, что растения воспринимают сигнал от воды корой своих корней — слоем ткани непосредственно под эпидермисом. Только тогда, когда ген MIZ1 был активен в коре корня, он начинал показывать рост по направлению к воде. По словам биологов, их открытие особенно актуально сейчас, когда вода для сельского хозяйства становится глобальной проблемой, и оно может способствовать выведению сортов сельскохозяйственных культур, которые более эффективно используют почвенную влагу.
Исследование опубликовано в журнале Nature Plants.
Ранее ученые выяснили, как хищное растение накопило гены для успешной охоты.
Евгения Щербина
