Все растения имеют кожуру, называемую кутикулой, которая покрывает надземные поверхности. Он состоит из восков и полимерной сети — большой молекулы, состоящей из строительных блоков жирных кислот, называемых кутином, которые связаны вместе. Ученые определили, как растет кожа помидоров. Результаты исследований имеют важные сельскохозяйственные последствия, поскольку понимание базовой биологии кожных покровов растений открывает перед исследователями возможность разработки методов профилактики болезней растений и других заболеваний, связанных с кутикулой.

Фермент в кожуре здоровых томатов

Шкуры растений необходимы для предотвращения высыхания листьев, стеблей, цветов и плодов, защиты от болезнетворных микроорганизмов, защиты от ультрафиолетового излучения и предотвращения слияния органов во время развития. Воскообразное покрытие также отвечает за «эффект лотоса», который заставляет воду биться с поверхности растения, забирая с собой пыль и микробные споры. Что касается кутикулы растения, «мы определили непосредственные строительные блоки из томата и места и механизм их сборки. Для этого исследователи исследовали томаты-мутанты, которые имели очень тонкую кожуру и легко высыхали по сравнению с томатами дикого типа. Хотя у мутанта были обнаружены отдельные строительные блоки (мономеры) кутина, в коже было мало полимера кутина. Исследователи выделили фермент CD1 в кожуре здоровых помидоров, который отвечает за сшивание отдельных единиц кутина в полимер. Но у мутанта томата фермент CD1 не был обнаружен, вероятно, из-за мутации в гене, который кодирует CD1. Однако у нормальных томатов исследователи обнаружили, что кутиновые мономеры секретируются на краю полисахаридного слоя, находящегося на внутренней стороне кожуры растения. Затем мономеры кутина проходят через полисахаридный слой, где они сшиваются вместе в полимеры с помощью фермента CD1 вблизи поверхности кожи.

Геном CD1

Кроме того, исследователи обнаружили последовательности генов, которые тесно связаны с геном CD1 томата во всем королевстве наземных растений, включая мхов, которые являются близкими родственниками некоторых из первых наземных растений. Но CD1-подобные гены не были обнаружены у водорослей, водных растений, которым не нужна кожа, предотвращающая высыхание. Полученные данные свидетельствуют о том, что эволюция ферментов, подобных CD1, проложила путь для восковой кутикулы и позволила колонизировать землю растениями более 400 миллионов лет назад. Поскольку кутикула растения представляет собой динамическую структуру, которая модифицируется окружающей средой, будущие исследования будут направлены на лучшее понимание того, как регулируется фермент CD1 и как растения адаптируются к меняющимся условиям. Теперь мы можем понять всю продолжительность жизни кутикулы.

Исследование финансировалось Национальным научным фондом исследований и развития в области сельского хозяйства.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Реклама