Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Биологи поняли, что закручивает растения при росте
Оказалось, именно внешний слой определяет форму корня растения и его механические свойства. Это открытие позволит ученым лучше адаптировать сельскохозяйственные культуры к сложным почвам.
Скручивание стеблей и корней — частая адаптация растений к окружающей среде. Вьется виноградная лоза, усы огурцов, стебли вьюнков и лиан, корни штопором врезаются в землю и изгибаются, чтобы обойти камни.
Ученым известно, что отвечают за скручивающий рост мутации в генах, влияющие на микротрубочки растений. Часто искривление вызывают «нуль-мутации», при которых с участием гена становится невозможно производство нужного вещества, например белка. Это должно вызывать массу других проблем, однако скручивающийся рост — распространенная эволюционная адаптация.
Группа американских биологов тщательно изучила, как происходит рост растений с закручиванием. Оказалось, что для скручивания не нужна полная нуль-мутация всего растения — достаточно изменения в экспрессии гена в эпидермисе. Научную работу об этом они опубликовали в журнале Nature Communications.
Растительные клетки жестко зафиксированы на месте, почти «склеены» друг с другом и окружены прочной клеточной стенкой. Слои растения, изнутри наружу, идут в таком порядке: стела, эндодерма, кортекс, эпидермис. Ученые предположили, что скручивание возникает из внутреннего коркового слоя, где мутация заставляет клетки быть короткими и широкими вместо длинных и тонких.
Исследователи попытались восстановить прямые корни, экспрессируя нормальный ген в разных слоях корней растения. Для исследования биологи создали модельную систему, в которой корни могут отклоняться вправо или влево, экспериментальным организмом стала резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana) — растение с полностью секвенированным коротким геномом.
К удивлению биологов оказалось, что экспрессия нормального, сохраняющего корень прямым гена в любом из внутренних слоев растения не распрямляло его. Резуховидка все равно выглядела как скрученный нуль-мутант, производство правильного белка во внутренних слоях растения влияния на закручивание не оказывало.
Но когда нормальный ген экспрессировался только в эпидермисе, корни выпрямлялись. Как выяснилось, именно эпидермис диктует растению форму.
После к исследованию подключились механобиологи — ученые, работающие на стыке физики, инженерии и биологии. Они измерили ориентацию целлюлозных микрофибрилл в мутантных и нормальных корнях, нашли разницу в отложение целлюлозы и построили на основе собранных данных компьютерную модель протекающих в растении.
«Когда у вас есть концентрические слои клеток, как годичные кольца в стволе дерева, внешнее кольцо имеет гораздо большее влияние на всю структуру, чем внутренние. Наша модель показала, что если клетки только в эпидермисе окажутся скошенной формы, то он может отвечать за треть общего скручивания растения. Но если выпрямить клетки только в эпидермисе, весь корень выпрямляется. Математика была однозначной: правит внешний слой» — объяснил один из авторов статьи Гай Генин (Guy Genin).
Модель подтвердила экспериментальные данные. Когда нормальный ген (для прямого корня) экспрессируется только в эпидермисе, это влияет даже на корковые клетки с мутацией. Вместо того чтобы быть короткими и широкими, эти внутренние клетки становились длиннее и тоньше, почти как в норме. Слой клеток эпидермиса оказался способен вовлекать в процесс внутренние клеточные слои, он не пассивная кожа, а механический координатор роста всего органа. Внешний слой корня доминирует в его скручивающем поведении благодаря той же физике кручения, что объясняет, почему полые трубки могут быть почти такими же прочными, как сплошные стержни.
Теперь, когда ученые понимают, как растения закручивают себя, они могут применять эти знания для решения задач сельскохозяйственной науки. Понимание того, как корни перемещаются в почве, поможет нам адаптировать растения к изменяющемуся климату Земли и развивать сельское хозяйство в регионах с плотными каменистыми почвами.
Telegram 
Дзен 
VK Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
После глобальных прорывов прошлого столетия космонавтика неспешно продолжает свое эволюционное развитие. Ученые и инженеры уже несколько десятилетий бьются за каждый килограмм полезной нагрузки, работая над созданием деталей для ракет и спутников из легких и прочных материалов. По словам генерального директора госкорпорации «Роскосмос» Дмитрия Баканова, за последние пять лет в отечественной космонавтике появилось около 30 новых сплавов и композитов, которые сокращают массу изделий. Однако для новых революционных прорывов в отрасли ограничения материалов по-прежнему остаются одним из фундаментальных барьеров, который ученые пока не могут преодолеть без серьезных компромиссов. Ко Дню космонавтики доктор технических наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Игорь Блинков рассказывает о перспективных материалах для космоса.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
После глобальных прорывов прошлого столетия космонавтика неспешно продолжает свое эволюционное развитие. Ученые и инженеры уже несколько десятилетий бьются за каждый килограмм полезной нагрузки, работая над созданием деталей для ракет и спутников из легких и прочных материалов. По словам генерального директора госкорпорации «Роскосмос» Дмитрия Баканова, за последние пять лет в отечественной космонавтике появилось около 30 новых сплавов и композитов, которые сокращают массу изделий. Однако для новых революционных прорывов в отрасли ограничения материалов по-прежнему остаются одним из фундаментальных барьеров, который ученые пока не могут преодолеть без серьезных компромиссов. Ко Дню космонавтики доктор технических наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Игорь Блинков рассказывает о перспективных материалах для космоса.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии