Piešinys atskleidžia, kaip augalai nutiesia cukraus transportavimo kelią

Piešinys atskleidžia, kaip augalai nutiesia cukraus transportavimo kelią

Figūra 1. Arabidopsis šaknies galiukas apibūdina floemo ląstelių būklę išilgai šaknies ilgio. Kreditas: Pavelas Roszakas

Nustatyta, kad nedidelis plotas šaknies gale yra atsakingas už sudėtingo kraujagyslių audinių tinklo, pernešančio cukrų per augalų šaknis, augimą ir vystymąsi.

publikuotame straipsnyje Ventiliatorius Šiandien tarptautinė mokslininkų komanda pristato išsamų planą, kaip augalai formuoja floemo ląsteles – transportuojame ir transportuojame cukrų ir krakmolą mūsų renkamose dalyse (sėklos, vaisiai ir sandėliavimo šaknys), kad išmaitintų didžiąją augalo dalį. pliaukštelėjimas. pasaulis.

Šis svarbus tyrimas atskleidžia, kaip pasauliniai signalai šaknų meristemose koordinuoja atskiras floemo audinio brendimo fazes.

Floema yra labai specializuotas kraujagyslių audinys, kuris sudaro ištisinių gijų, tarpusavyje sujungtų visame augalo kūne, tinklą. Jis perneša cukrų, maistines medžiagas ir daugybę signalinių molekulių tarp lapų, šaknų, gėlių ir vaisių.

Dėl to floemas atlieka pagrindinį vaidmenį augalų veikloje. Suprasti, kaip atsiranda ir vystosi floem tinklas, svarbu ateityje taikyti žemės ūkyje, miškininkystėje ir biotechnologijose, nes tai gali nustatyti, kaip geriausiai transportuoti cukraus energiją ten, kur jos reikia.

Kaip augalai stato cukraus liniją kelių juostų greitkelyje?

Augalo šaknys auga visą augalo gyvenimą. Šis reiškinys, žinomas kaip neapibrėžtas augimas, reiškia, kad prie šaknies galiuko pridedamas naujas audinys ir nuolat ištempiamas, pavyzdžiui, sukuriant begalinį kamieną. Ištisinė specialių floeminių ląstelių rinktinė, esanti išilgai šaknies ilgio (panaši į gabalėlį kamiene), tiekia pagrindines maistines medžiagas, sacharozę, į augalų augimui reikalingas dalis. Kad atliktų šį svarbų vaidmenį, floemo audinys turi greitai vystytis ir bręsti, todėl jis turi aprūpinti aplinkinius audinius cukrumi – tai paslauga, kurią reikia atlikti pirmajame kelių eismo juostų greitkelio tiesimo etape, pvz., kuriant demonstravimo liniją. .

Piešinys atskleidžia, kaip augalai nutiesia cukraus transportavimo kelią

2 pav. Floemų vystymasis vienaląstės skiriamosios gebos. Kreditas: Pavelas Roszakas

Problema, kuri ilgą laiką glumino augalų mokslininkus, yra ta, kaip vienas baltymų nurodymų gradientas gali palaipsniui nutraukti konstravimo fazes išilgai visų specialių šaknyse esančių ląstelių failų (kamieno takų). Kaip atskiras ląstelių tipas nuskaito tą patį gradientą kaip ir jo kaimynai, bet aiškina jį žingsnis po žingsnio savo specifinėje raidoje – tai augalų mokslininkai stengiasi išspręsti.

Kembridžo ir Helsinkio universitetų Jrjo Helariutta bendruomenių mokslininkai per pastaruosius 15 metųJie atskleidė pagrindinį ryšį tarp ląstelės ir sudėtingų grįžtamojo ryšio mechanizmų, dalyvaujančių formuojant kraujagysles, vaidmenį. Šis naujas tyrimas, atliktas bendradarbiaujant su Niujorko universitetu ir Šiaurės Karolinos valstijos universitetu, atskleidžia, kaip ši floemo ląstelių serija susidaro nepriklausomai nuo aplinkinių ląstelių.

Sainsbury / Helsinki komanda pabrėžė kiekvieną floemo ląstelių failo (cukraus transportavimo kelio) konstravimo etapą modelio gamykloje. Arabidopsis thaliana naudojant vienaląstę RNR sek. ir tiesioginį vaizdą. Jų darbas parodė, kaip baltymai, kontroliuojantys platų šaknies brendimo gradientą, sąveikauja su genetiniu mechanizmu, kuris konkrečiai reguliuoja floemų vystymąsi.

Tai vienas iš mechanizmų, padedančių floemo ląstelių failui greitai subręsti, naudojant savo mechanizmą brendimo signalams interpretuoti. Daktaras Pavelas Roszakas, tyrimo bendraautorius ir Kembridžo universiteto Sensberio laboratorijos (SLCU) mokslininkas, paaiškina: „Mes parodėme, kaip pasauliniai signalai šaknies meristemoje sąveikauja su ląstelėms būdingais veiksniais. floemo vystymasis esant ląstelės dydžiui. Po ląstelių rūšiavimo gili, didelio tikslumo vienaląstė pagrindinio genų reguliavimo tinklo seka atskleidė kryžminių genetinių represijų „pamatymo“ mechanizmą, kuris skatina greitą vystymąsi.

Grupė taip pat parodė, koks floemo vystymosi etapas įvyks laikui bėgant, kai ankstyvosios genetinės programos stabdo vėlyvą genetinį pritaikymą ir atvirkščiai – lygiai taip pat, kaip kelių asfaltavimo brigados rikiavosi tiesiant paskutinius greitkelio tiesimo etapus. Perduotas menininkams. Jie taip pat parodė, kaip ankstyvieji floemo reguliatoriai įsakė specifiniams genams padalinti floemo ląsteles į du skirtingus potipius, pavyzdžiui, pastatyti šakutę kelyje, vedančiame į du skirtingus adresus.

Tyrimo bendraautorius profesorius Jrjo Helariutta teigė, kad jo komandos rekonstruos etapus nuo gimimo iki galutinio protofloemos diferenciacijos. Arabidopsis atskleidė šaknų žingsnius. „Laipsniškas ląstelių diferenciacijos įgyvendinimas floemo vystymuisi reikalauja plataus brandumo gradientų, kurie yra tarpusavyje susiję su specifiniais ląstelių tipo transkripcijos reguliatoriais“, – sakė Xelariutta.

„Sujungę vienaląstę transkriptomiją su gyvu vaizdu, mes čia surašėme ląstelių įvykius nuo floemo ląstelės gimimo iki galutinio diferenciacijos į floemo sieto elementų ląsteles. Tai leido mums atskleisti genetinius mechanizmus, koordinuojančius ląstelių brendimą, ir susieti genetinės kaskados laiką su plačiai išreikštais pagrindiniais meristemų brendimo reguliatoriais. Tikslus vystymosi mechanizmų laikas yra labai svarbus tinkamam floemo vystymuisi, ir yra „saugių“ mechanizmų, užtikrinančių perėjimą.

Tyrėjai planuoja ištirti šių mechanizmų evoliuciją ir tai, kaip šie žingsniai kartojasi kituose augalų regionuose ir kitose augalų rūšyse.


Išsamus augalų kraujagyslių struktūros aprašymas


Sužinokite daugiau:

Pavelas Roszakas ir kt. Floemo vystymosi dalijimasis iš ląstelių į ląsteles susieja brendimo gradientą su ląstelių specializacija. Ventiliatorius (2021). DOI: 10.1126 / science.aba5531. www.science.org/doi/10.1126/science.aba5531

pateikė
Kembridžo universitetas

Citata:
Projektas atskleidžia, kaip gamyklos nuties cukraus transportavimo maršrutą (2021 m. gruodžio 23 d.)
Gauta 2021 m. gruodžio 23 d
https://phys.org/news/2021-12-blueprint-reveals-sugar-lane.html ir

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokį sąžiningą sandorį, skirtą asmeniniam skaitymui ar tyrinėjimams
dalis gali būti kartojama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informacijai.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *