Растительный пептид помогает корням разветвляться в нужных местах

Команду возглавили профессор Хидехиро Фукаки (Высшая школа наук Университета Кобе), исследователь Коичи Тоёкура (в настоящее время научный сотрудник JSPS в Университете Осаки) и доцент проекта Тацуаки Го (в настоящее время доцент Института науки и технологий Нара) в г. сотрудничество с профессором Йошикацу Мацубаяси и доцентом Хидефуми Шинохара (оба из Университета Нагоя) и другими исследователями из Института науки и технологий Нара, ассоциированным профессором Коичи Фуджимото (Университет Осаки) и доцентом Юки Кондо (Университет Токио).
Корневые системы растений в основном формируются боковыми корнями, которые растут из ткани внутри существующих корней.

Эти корни образуются из «клеток-основателей боковых корней», которые расположены через равные промежутки времени на расстоянии от ткани меристемы (ткани, ответственной за рост). Предыдущие исследования с использованием растений арабидопсиса показали, что клетки-основатели бокового корня образуются из участков, где наблюдается высокий ответ на химический ауксин, и показали, что фактор транскрипции LBD16, индуцированный ауксином, может ингибировать клетки, расположенные рядом с клетками-основателями бокового корня, от образования корней.

На этот раз совместная исследовательская группа, используя модель растения Arabidopsis, провела поиск гена, который активируется фактором транскрипции LBD16, и успешно идентифицировала ген TOLS2. Ген TOLS2 в основном экспрессируется в клетках-основателях боковых корней и корневых зародышах. У растений арабидопсиса, которые сверхэкспрессируют TOLS2, количество боковых корней уменьшается, что указывает на то, что ген TOLS2 может ингибировать образование клеток-основателей боковых корней.

Команда проанализировала секрецию растений со сверхэкспрессией TOLS2 и обнаружила, что зрелый пептид TOLS2 образован из 11 аминокислот. Когда они искусственно создали зрелый пептид TOLS2 и добавили его к арабидопсису дикого типа, количество клеток-основателей боковых корней и боковых корней уменьшилось.
На основании дальнейших исследований исследовательская группа определила рецептор TOLS2 как RLK7.

Белки RLK7 экспрессируются во внутренней оболочке корней (где расположены клетки-основатели бокового корня), энтодерме и дермальном слое, но экспрессия RLK7 не может быть обнаружена в клетках-основателях бокового корня. Вероятно, что эти белки подавляют образование боковых корней в клетках, прилегающих к клеткам-основателям боковых корней.

Затем, используя технологию редактирования генома CRISPR / Cas9, команда исследовала, как образуются боковые корни в других генетически измененных образцах растений. Их результаты подтвердили, что пептид TOLS2 и рецептор RLK7 необходимы для сохранения правильного расстояния между клетками-основателями бокового корня. На основе этого анализа исследовательская группа предположила, что арабидопсис, отвечая на ауксин и индуцируя пептид TOLS2 в клетках-основателях бокового корня, через рецепторы RLK7, ингибирует близлежащие клетки-основатели бокового корня не-клеточно-автономным образом.

Профессор Фукаки комментирует: «Если механизм ингибирования на основе пептида TOLS2 близлежащих клеток-основателей боковых корней будет выяснен у Arabidopsis, это поможет нам понять механизмы образования корней у других растений, таких как сельскохозяйственные культуры и деревья. И если другие растения содержат пептиды, которые выполняют ту же функцию, что и пептид TOLS2, мы потенциально могли бы использовать этот механизм для искусственного управления закономерностями образования корней для сельскохозяйственных культур и деревьев."

Пластиковые машины