Растения давно привлекают внимание исследователей своей способностью противостоять недостатку воды. Одни меняют форму листьев, чтобы удержать влагу, другие отращивают глубокие корни. Но то, что происходит внутри клеток в момент стресса, долгое время оставалось загадкой. Исследование опубликовано в Cell.
Еще сто лет назад ботаники заметили странное явление: при обезвоживании клеточная мембрана растения отслаивается от стенки, но не полностью — некоторые участки остаются прикрепленными, образуя сеть связующих структур. Их назначение долго не могли объяснить.
Недавнее исследование показало: эти связующие структуры удерживают мембрану соединенной со стенкой, когда клетка теряет воду. Чем больше таких точек, тем лучше растение восстанавливается после возвращения влаги. Клетку растения можно сравнить с воздушным шариком в коробке. В норме шарик надут и давит на стенки. При нехватке воды давление падает, шарик сдувается, но остается привязанным к стенкам в нескольких местах. Эти привязи и есть те самые структуры.
С помощью современных методов микроскопии удалось заглянуть внутрь клеток и понять, как устроены эти точки фиксации. Оказалось, что ключевую роль играют два белка. Один действует как «паук»: он формирует вокруг клетки целлюлозные нити и попутно прикрепляет мембрану к стенке. Второй белок работает как тормоз — он ограничивает количество таких прикреплений.
Эксперименты на модельных растениях показали, что если убрать белок-тормоз, точек фиксаций становится больше, и клетка лучше переносит потерю воды. А вот мутации, нарушающие выработку целлюлозы, делают растение крайне уязвимым к засухе.
Это открытие имеет большое практическое значение. Потеря клеточной воды происходит не только при засухе, но и при засолении почвы, жаре и заморозках. Понимание механизма прикрепления мембраны поможет создавать более устойчивые сельскохозяйственные культуры. Удивительно, что природа использует один и тот же молекулярный инструмент и для строительства клеточной стенки, и для спасения клетки в условиях стресса. Это еще раз показывает, насколько изобретательны живые организмы.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что раскрыт механизм защиты растений от ультрафиолета возрастом 400 млн лет.
