Последовательность молекулярных и клеточных событий, которые запускают остановку пролиферации — роста растения, установила группа исследователей из Института молекулярной и клеточной биологии растений Политехнического университета Валенсии (IBMCP CSIC-UPV) в исследовании, результаты которого были опубликованы 28 января в статье журнала Current Biology.

Исследователи поясняют, у растений с однократным периодом размножения, называемых монокарпиками, начало размножения знаменуется образованием первых цветков. Биологами ранее были хорошо изучены сигналы, контролирующие начало цветения (свет, сезонные изменения, температура, возраст растения и др.). Однако есть еще одно критическое событие для воспроизводства (пролиферации) — его конец, о факторах которого было известно мало.

У многих видов растений цветение прекращается после образования определенного количества плодов. Такая остановка характеризуется прекращением активности меристем (стволовых клеток, поддерживающих рост и производство органов растения).

Исследователь из IBMCP Кристина Феррандис разъясняет: «Этот процесс известен как остановка пролиферации, которую мы могли бы назвать растительной менопаузой. Задержка пролиферации представляет собой большую эволюционную адаптацию, поскольку, не формируя новые органы, такие как цветы и плоды, обеспечивается перераспределение питательных веществ в сторону образования семян, что обеспечивает их оптимальное развитие и, таким образом, увековечение вида».

Для изучения процессов остановки пролиферации исследователи применили методы молекулярной и клеточной биологии, генетики и анализа изображений к модельным видам Arabidopsis thaliana — цветущим травянистым однолетним растениям.

Исследователи изучили растительные гормоны, необходимые для поддержания пролиферации, называемые цитокининами. За их активностью они следили с помощью флуоресцентных маркеров. Это позволило установить, что активность цитокининов полностью блокируется в момент остановки пролиферации. При этом, если меристемы обработать цитокининами снаружи, то выработка стволовых клеток не останавливается.

«Исследование действительно новаторское, так как впервые мы смогли увидеть вблизи, как ведут себя меристемы и какие изменения они претерпевают. Это позволит нам разработать новые эксперименты для контроля периода цветения и его окончания, или определить больше факторов, участвующих в его контроле», — заявляет Кристина Феррандис.

Поскольку прекращение пролиферации это обычный процесс для широкого круга растений, процессы, описанные в исследовании испанских ученых, актуальны для разработки новых биотехнологических подходов для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур за счет увеличения продолжительности периода цветения или отсрочки остановки пролиферации.