Исследователи обнаружили белок IRK, пытаясь понять, как растительные клетки делятся или разрастаются. Они обнаружили IRK в клетках корней растения, родственного горчице.
«Когда этот белок присутствует, корень воспринимает сигнал, который говорит клеткам не делиться», – сказал Джейми Ван Норман, который руководил исследованием и является доцентом кафедры наук о растениях в UCR. "Если мы сможем заставить растение игнорировать эти сигналы, мы сможем заставить его расти в условиях, в которых иначе оно могло бы не произойти."
Работа команды над IRK была недавно опубликована в Developmental Cell. Исследование показывает, что отключение гена, продуцирующего IRK, приводит к увеличению количества делений корневых клеток растения. Дополнительные клетки могут привести к более крупным корням и, возможно, к растениям, которые лучше усваивают питательные вещества из почвы и становятся крупнее.
В некоторых случаях фермеры также хотят ограничить рост растений. Например, поддержание небольшого размера сорняков или попытка приостановить рост урожая до тех пор, пока не пройдет сильный шторм. IRK может способствовать достижению обеих целей.
«Это открытие дает нам еще один способ контролировать рост», – сказал Ван Норман. "Понимание того, как само растение останавливает рост, также может помочь нам ускорить рост."
Пока что команда Ван Нормана проверила только эффекты отключения гена IRK у арабидопсиса, родственника горчицы. Тем не менее, Ван Норман сказал, что белок IRK также содержится в других культурных растениях.
Это исследование примечательно не только своим потенциальным воздействием на урожай и продовольственную безопасность, но и тем, что корни исторически были менее изучены, чем надземные части растений. Вероятно, это связано с относительно недоступной природой корней, сказал Ван Норман.
Однако корни имеют решающее значение для выживания растений и для образования надземных органов растений, таких как листья, цветы и плоды. Следовательно, понимание их функции и развития имеет решающее значение в усилиях по повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Предыдущие исследования изучали роль сигналов, передаваемых между клетками вверх и вниз по растению от корней вверх к побегам и наоборот.
Это исследование показывает, что связь между клетками в корне также важна.
«Была давняя гипотеза, что этот тип горизонтальной коммуникации между клетками важен, и эта работа предоставляет новые доказательства того, что это так», – сказал Ван Норман.
Затем Ван Норман надеется понять, смогут ли более крупные корни лучше пережить стресс. Некоторые из самых серьезных проблем для сельскохозяйственных культур включают засуху и высокий уровень засоления почв.
Соли накапливаются в почве как из природных, так и из антропогенных источников, таких как удобрения и соли в оросительных водах. Если у поверхности почвы скопилось слишком много соли, это может помешать жизненно важным процессам роста растений и даже привести к полному вымиранию урожая.
Из-за особой осторожности и без точных измерений засоления фермеры традиционно чрезмерно орошали свои поля, чтобы отправить соли на более низкие глубины почвы, где они менее вредны для сельскохозяйственных культур. Однако эта практика изучается, поскольку количество и качество воды становится все меньше.
«Может случиться так, что, поняв, что происходит, когда ген, производящий IRK, выключается, мы можем сделать рост корней менее чувствительным к почвенным условиям, которые представляют угрозу для продовольственной безопасности», – сказал Ван Норман.