Америкалық ботаниктер өсімдіктердің кеңістіктік бағдарлануы тек жоғары қарай өсуге ұмтылысқа ғана емес, екі сигналдық жүйенің қарсы әрекеттесуінің нәтижесі екенін анықтады. Зерттеу барысында сабақты төмен қарай өсіруге белсенді әсер ететін SLQ1 ақуызы сипатталды. Бұл жаңалық гравитропизм туралы дәстүрлі түсінікті өзгертеді: өсімдіктер «жоғары» және «төмен» сигналдарының арасында тепе-теңдік сақтайды екен.

Өсімдіктер өсу бағытын қалай анықтайды

Өсімдіктердің гравитацияны сезініп, оның бағытына қарсы өсу қабілеті (теріс гравитропизм) LAZY ақуыздарымен байланысты. Арнайы статоцит жасушаларында LAZY ақуыздарымен байланысқан ауыр крахмал түйіршіктері — статолиттер орналасады. Гравитация әсерінен статолиттер жасушаның төменгі қабырғасына түсіп, LAZY ақуыздары мембранамен байланысып, ауксин гормонының ағынын өзгертеді, нәтижесінде сабақ иіліп, жоғары қарай өседі.

Егер LAZY гендерін алып тастаса, мутант өсімдіктер (lazy немесе «жалқау» мутанттар) тік өсу қабілетін жоғалтып, жерге төселіп қалады. Бұрын бұл құбылыс гравитацияға бағдарлану қабілетінің жоғалуымен түсіндірілетін: өсімдік жай ғана «құлап», көлденең өседі деп есептелді.

SLQ1 ақуызының ашылуы

PNAS журналында жарияланған жаңа зерттеуде ғалымдар барлық негізгі LAZY гендерінен айырылған Arabidopsis мутанттарының генетикалық скринингін жүргізді. Мақсат — гравитациялық өсу механизмін қалпына келтіре алатын қосымша мутацияны табу еді. Нәтижесінде, LAZY ақуыздары жоқ болса да, қайтадан тік өсе бастаған мутант анықталды. Генетикалық талдау бұл «сауығудың» себебі SLQ1 (Suppressor of Lazy Quadruple 1) деп аталатын гендегі мутация екенін көрсетті. Ғалымдар SLQ1 ақуызының құрылымын, жасушадағы орналасуын және ауксин гормонымен өзара әрекетін зерттеді.

Зерттеу нәтижесінде «жалқау» өсімдіктердің жерге төселіп өсуі әлсіздік немесе бағдар жоғалтудан емес, SLQ1 ақуызының белсенді жұмысынан болатыны анықталды. LAZY болмаған жағдайда, SLQ1 ауксин ағынын басқарып, өсімдікті топыраққа қарай итермелейді (оң гравитропизм).

Сигналдық жүйелер арасындағы тепе-теңдік

Қалыпты жағдайда өсімдікте екі жүйе де жұмыс істейді: күшті LAZY сигналы сабақты жоғары тартады, ал әлсіздеу SLQ1 сигналы — төменге. Соның нәтижесінде LAZY басымдық алып, өсімдік тік өседі. SLQ1 ақуызы SETH6 ақуызымен жұптасып, эндоплазмалық ретикулум мен жасуша мембранасының түйісу нүктелерінде кешендер түзіп, гормондардың тасымалдануына әсер етеді.

Ең күтпеген жаңалық — екі жүйе де (яғни «жоғары» — LAZY және «төмен» — SLQ1) өшірілгенде, өсімдік бағдарын толық жоғалтпай, әлсіз болса да жоғары өсу қабілетін сақтайды. LAZY-ге тәуелсіз гравитацияны анықтау механизмі әлі де зерттеуді қажет етеді.

Өсімдіктердің өсуін жаңа қырынан түсіну

Өсімдік өсуі — бір ғана бұйрықты орындау емес, бәсекелес молекулалық жолдар арасындағы динамикалық тепе-теңдік. LAZY мен SLQ1 ақуыздарының арасындағы тепе-теңдікті өзгерте отырып, өсімдік бұтақтарының өсу бұрышын дәл реттей алады, бұл тәждің оңтайлы құрылымын қалыптастыру үшін маңызды. LAZY-ге тәуелсіз механизмдерді әрі қарай зерттеу гравитропизм туралы қазіргі теорияларды қайта қарауға себеп болуы мүмкін.