Табачная пыльца поможет ученым из России найти педаль "газа" у растений
Российские агротехнологи и их германские коллеги научились быстро искать вещества, стимулирующие или замедляющие рост растений, при помощи зерен табачной пыльцы, и открыли благодаря ним соединение, ускоряющее рост родича капусты на 129%, говорится в статье, опубликованной в журнале BMC Plant Biology.
"Этот метод позволяет в дальнейшем выявить совершенно новые механизмы и молекулярные мишени для избирательного торможения роста вредных и стимуляции роста полезных растений, на что и направлены в настоящий момент исследования нашей международной группы", - заявил Сергей Леонов из Московского Физтеха в Долгопрудном.
В последние годы ученые активно ищут вещества, которые заставляют растения ускорить свой рост или прекращать его в зависимости от разных природных факторов. Открытие подобных соединений, своеобразных педалей "газа" и "тормоза" роста растений, может совершить революцию в сельском хозяйстве, многократно повысив продуктивность флоры.
Леонов и его коллеги из Московского университета, центра Фундаментальных основ биотехнологий и университета Фрайбурга сделали первый шаг к решению этой амбициозной задачи, придумав способ быстрого поиска подобных веществ.
Как объясняют исследователи, растения содержат в себе тысячи веществ, способных играть роль "тормоза" и "газа", и обычно биологи проверяют их, наблюдая за тем, как данные соединения влияют на рост арабидопсиса, растительного аналога лабораторных мышей и близкого родственника обычной капусты, по сути, на обычной грядке. Так как арабидопсис растет довольно неспешно, проверка всего одной молекулы занимает больше месяца.
Российские и немецкие ученые ускорили этот процесс в сотни раз, призвав на помощь другое культурное и всем знакомое растение - табак, а также его диких родственников. В ходе предыдущих экспериментов Леонов и его единомышленники обратили внимание на то, что представители флоры используют те же гены для прорастания семени и его превращения во "взрослое" растение, что и зерна пыльцы во время опыления цветка.
Как объясняют исследователи, когда зерно пыльцы попадает на пестик, оно закрепляется на его поверхности и начинает "прорастать" внутрь, формируя так называемую пыльцевую трубку, по которой "мужские" гаметы будут двигаться к оплодотворяемым "женским" гаметам. Данный процесс протекает очень быстро, в течение двух часов, и им, как предположили биологи, управляют те же химические педали "газа" и "тормоза", что и ростом растения в целом.
Руководствуясь этой идеей, Леонов и его коллеги проследили за тем, как сразу тысяча "гормонов" растений влияла на рост пыльцевых трубок. Весь этот процесс занял всего два часа, и за это время ученые обнаружили сразу 65 веществ, замедлявших или ускорявших рост пыльцы. Самые интересные из них биологи проверили традиционным способом, проследив за тем, как они влияли на рост корней арабидопсиса.
Два вещества, которые замедляли рост пыльцевых трубок, ожидаемым образом затормозили рост арабидопсиса на 4-50%, а два других соединения, способствовавших росту пыльцы, наоборот, ускорили разрастание корневой системы родича капусты на 119-129%.
Убедившись в работоспособности этой методики, авторы статьи создали автоматическую систему, которая ведет подобные эксперименты почти без участия человека, выращивая пыльцу, анализируя ее снимки и вынося "вердикт" по каждому изучаемому веществу. Робот может одновременно анализировать 384 образцов молекул, что, как надеются агротехнологи, ускорит поиск педалей "тормоза" и "газа" у растений, которые можно использовать в качестве экологически чистых гербицидов и стимуляторов роста.
