Тамырдың сыртқы қабаты оның пішіні мен механикалық қасиеттерін анықтайтынын анықтау ауыл шаруашылығы дақылдарын күрделі топырақ жағдайларына бейімдеудің жаңа мүмкіндіктерін ашады.

Өсімдіктер қоршаған ортаға қалай бейімделеді

Сабақтар мен тамырлардың бұралуы — өсімдіктердің тірі қалу үшін кең таралған стратегиясы. Мысалы, жүзім бұталары тіректерге оралады, қиярдың мұртшалары заттарға жабысады, ал кейбір өсімдіктердің тамырлары топыраққа еніп, тастар сияқты кедергілерді айналып өту үшін бұралады.

Бұралу генетикалық негіздері

Ғалымдар спиральді өсу өсімдік жасушаларындағы микротүтікшелерге әсер ететін гендердегі мутациялармен байланысты екенін бұрыннан анықтаған. Көбінесе бұл құбылыс «нөлдік мутациялар» деп аталатын, белгілі бір ақуыздың болмауынан туындайтын түрлі мәселелермен қатар жүреді, бірақ бұралып өсу эволюциялық бейімделудің кең таралған түрі болып қала береді.

Жаңа зерттеу: эпидермис рөлі

Америкалық биологтар өсімдіктердегі бұралу процесін мұқият зерттеп, бұл құбылыс бүкіл өсімдікте толық нөлдік мутация болуын талап етпейтінін анықтады — тек тамырдың сыртқы қабаты — эпидермисінде ген экспрессиясының өзгеруі жеткілікті. Бұл нәтижелер Nature Communications журналында жарияланды.

Өсімдік жасушалары бір-бірімен тығыз байланысқан және қатты жасуша қабырғасымен қоршалған. Тамыр қабаттары ішкі жағынан бастап былай орналасады: стела, эндодерма, қыртысты қабат, эпидермис. Бұрын бұралу ішкі қыртысты қабаттағы мутациялармен байланысты деп есептелген, мұнда жасушалар ұзын әрі жіңішке болудың орнына қысқа әрі жалпақ болып кетеді.

Модельдік өсімдіктермен тәжірибелер

Зерттеушілер Arabidopsis thaliana өсімдігінің әртүрлі тамыр қабаттарында қалыпты генді экспрессиялау арқылы түзу тамыр өсуін қалпына келтіруге тырысты. Бұл өсімдіктің геномы толық зерттелген. Күтпеген жерден, ішкі қабаттарда ген экспрессиясы тамырды түзетпеді — ол нөлдік мутанттағыдай бұралып қала берді. Ал қалыпты ген тек эпидермис қабатында жұмыс істегенде, тамырлар түзу өсе бастады. Бұл сыртқы қабат тамыр пішінін анықтайтынын көрсетті.

Механобиологиялық талдау

Зерттеуге механобиологтар да қосылып, олар қалыпты және мутантты тамырларда целлюлозалық микрофибриллалардың бағытын өлшеді, целлюлоза түзілуіндегі айырмашылықтарды анықтады және өсімдік ішіндегі процестердің компьютерлік моделін жасады.

Зерттеу авторларының бірі Гай Генин түсіндіргендей, ағаштың жылдық сақиналары сияқты концентрлі жасуша қабаттары болғанда, сыртқы қабат бүкіл құрылымға ең үлкен әсер етеді. Модель тек эпидермис жасушаларының пішіні өзгерсе, өсімдіктің жалпы бұралуының үштен біріне дейін түсіндіруге болатынын, ал эпидермис жасушалары түзелсе, бүкіл тамыр түзелетінін көрсетті. Осылайша, сыртқы қабат шешуші рөл атқарады.

Ашылымның практикалық маңызы

Модель тәжірибелік деректерді растады: қалыпты геннің тек эпидермис қабатында экспрессиялануы ішкі мутант жасушаларға да әсер етіп, оларды қалыптыға жақын ұзын әрі жіңішке етеді. Эпидермис жай ғана пассивті қабық емес, бүкіл органның өсуін белсенді түрде үйлестіретін механикалық орталық болып шықты. Тамырдың сыртқы қабаты оның бұралуына қуысты түтіктердің қаттылығы тұтас өзектерге жақын бола алатынын көрсететін физикалық заңдар арқылы үстемдік етеді.

Енді ғалымдар өсімдіктердің тамырларын қалай бұрайтынын түсінгендіктен, бұл білімді ауыл шаруашылығында қолдануға болады. Тамырлардың топырақта қалай қозғалатынын білу өсімдіктерді өзгеріп жатқан климатқа бейімдеуге және тығыз, тасты топырақты аймақтарда ауыл шаруашылығын дамытуға көмектеседі.