Международная группа биологов изучила, как корни риса умудряются расти даже сквозь очень плотный грунт. Оказалось, растение включает особый механизм, который перестраивает его клетки, буквально превращая корень в своего рода промышленную трубу, говорится в научной статье в журнале Nature.
В чем суть механизма? Внутренние слои корня становятся мягкими и расширяются, тогда как внешняя оболочка остается жесткой. Эта конструкция придает корню прочность и устойчивость, нужную для преодоления сложной почвы.
Раньше ученым было известно, что в плотной земле, плохо пропускающей воздух, вокруг кончика корня скапливается газ этилен. Этот газ служит для растения сигналом: «нужно утолщаться, а не удлиняться». Однако как именно этилен менял физические свойства корня, оставалось загадкой.
Исследователи выяснили, что ключ к адаптации — белок OsARF1. Этилен активирует этот белок, который, в свою очередь, избирательно подавляет работу генов, отвечающих за синтез целлюлозы. Это подавление происходит только во внутренних тканях. Из-за нехватки целлюлозы стенки внутренних клеток становятся тоньше и эластичнее, и корень раздувается вширь. При этом внешний слой остается толстым и жестким.
Ученые сравнили это с инженерным принципом проектирования труб: сочетание жесткой внешней оболочки и расширяющейся под давлением сердцевины. «Эффект трубы» предотвращает изгиб или сплющивание корня, позволяя ему работать как клин, раздвигающий частицы земли.
Понимание этой цепочки — этилен, белок OsARF1 и клеточная стенка — дает селекционерам мощный инструмент. Теперь можно будет создавать новые сорта риса и других культур, способные эффективно развивать корневую систему и приносить высокий урожай даже на полях, уплотненных тяжелой техникой.
