Немецкие ученые показали на примере цветка резуховидки Таля, что митохондрии в сухих семенах находятся в состоянии полной готовности. Их сложная внутренняя структура с двумя мембранами и складками внутренней мембраны уже полностью развита, а не находится в неполной предварительной стадии, как считалось ранее. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Большинство семян растений способны почти полностью высыхать и при этом оставаться жизнеспособными. При потере воды до 90% клетки не погибают, а переходят в состояние покоя и могут лежать десятилетиями, пока условия не станут подходящими для прорастания. В этот момент митохондрии — «энергетические станции» клеток — должны возобновить работу за считанные минуты, чтобы обеспечить проросток энергией для роста.
Авторы работы выяснили, что структурная и функциональная зрелость митохондрий позволяет им быстро запускать клеточное дыхание. При этом проросток использует часть запасов углеводов, белков и жиров. Как показало исследование, митохондрии семян уже содержат полный набор белков, необходимых для дыхания, поэтому зародыш может снабжать себя энергией с самого первого момента прорастания.
Консорциум экспертов также изучил начало клеточного дыхания у других растений — рапса, проса и томата. Наблюдения показали, что быстрая активация зрелых митохондрий при первом контакте с водой широко распространена у цветковых растений с сухими семенами. Это свойство оказалось эволюционно выгодным и сохранилось у многих видов.
В ходе работы применялись современные методы: микроскопия высокого разрешения, масс-спектрометрия и другие способы анализа белков. Ученые идентифицировали белки, которые помогают митохондриям пережить сухую фазу без повреждений. В будущем детальное изучение их взаимодействия может открыть пути для создания семян сельскохозяйственных культур с более долгим сроком хранения и устойчивостью к неблагоприятным условиям.
Ранее мы рассказывали о том, что сакура оказалась кладезем для новых лекарств.