Растительная ткань, обнаруженная впервые за последние 160 лет, повысила урожайность

0 0

Благодаря проведенной работе команда ученых повысила урожайность важных культур, включая рис.

Исследовательская группа, возглавляемая Нагойским университетом в Японии, обнаружила у растений новую ткань, необходимую для формирования семян. Их открытие представляет собой первую новую растительную ткань, обнаруженную за 160 лет. Данная научная работа опубликована в журнале Current Biology. Авторы уточнили, что с 2005 года было известно, что оплодотворение необходимо для того, чтобы тело семени, известное как гипокотиль, получало питательные вещества из "материнских" частей растения. Понимание того, как растения распознают успешное внесение удобрений, важно для получения максимальной урожайности от видов сельскохозяйственных культур во время селекции. Результаты исследования открыли новую область для исследований, а также уже продемонстрировали практическое применение.

Исследовательская группа, возглавляемая Рьюширо Касахарой и Мититакой Нодагути, случайно обнаружила новую ткань. Касахара окрашивал семена, чтобы отследить отложение каллозы, воскообразного вещества, которое обычно изучают из-за его связи с оплодотворением, чтобы подтвердить результаты предыдущего исследования. Осматривая окрашенные участки, Касахара заметил нечто неожиданное.

Растения удобряются путем введения пыльцевой трубки, поэтому большинство ученых интересуют только места, где это происходит. Однако мы обнаружили сигналы и с противоположной стороны. Никто не смотрел туда, куда смотрел я. Я помню, что был удивлен, особенно когда мы поняли, что этот сигнал был особенно сильным, когда оплодотворение не удалось.

Рьюширо Касахара, ученый

Дальнейший анализ выявил характерную структуру ткани в форме кролика, которая функционирует как ворота. Эта структура, названная "Воротами Касахары" в честь её первооткрывателя, представляет собой первую новую растительную ткань, обнаруженную с середины XIX века. Сигнал, который наблюдал Касахара, был результатом отложения мозоли, которая блокирует поступление питательных веществ и гормонов в неоплодотворенные семена. Закрытие проходов привело к тому, что семена не получали питательных веществ и погибали. Исследователи назвали это "закрытым состоянием". С другой стороны, когда происходит оплодотворение, гипокотиль обнаруживает этот успех и растворяет мозоль, позволяя питательным веществам поступать в семя и способствуя росту. Исследователи назвали это "открытым состоянием".

Когда мы сравнили приток питательных веществ в успешно оплодотворённые и неудачные эмбрионы, оказалось, что приток питательных веществ наблюдался только в успешных эмбрионах, в то время как в неудачных он был полностью заблокирован. Это ограничивает количество ресурсов, расходуемых на нежизнеспособные семена.

Рьюширо Касахара, ученый

Способность "врат" переключаться между открытым и закрытым состояниями предполагает генетическую регуляцию. Исследователи исследовали гипокотили оплодотворенных растений, чтобы выявить потенциальные генетические контроли. Они идентифицировали ген под названием AtBG_ppap, который активировался исключительно в оплодотворенных гипокотилях, и определили его роль в растворении мозоли. Когда они модифицировали гипокотили для сверхэкспрессии AtBG_ppap, шлюз постоянно оставался в открытом состоянии, увеличивая поглощение питательных веществ.

Это привело нас к осознанию того, что постоянное открытие канала может увеличить рост семян. Когда мы проверили эту теорию на семенах риса, мы получили семена, которые были на девять процентов крупнее. Благодаря семенам других видов нам удалось добиться увеличения урожайности на целых 16,5 процентов.

Рьюширо Касахара, ученый

Результаты исследования представляют собой значительный прогресс в улучшении качества семян в селекции растений. Поддержание постоянно открытого состояния может существенно повысить урожайность важных культур. Рьюширо Касахара также считает, что эти открытия помогут лучше понять эволюцию растений, в частности, почему цветковые растения (покрытосеменные) доминируют в современной флоре. Он объяснил, что так как неоплодотворённый гипокотиль в первую очередь не может стать семенем, его питание было бы "бесполезным" для растения. Поэтому покрытосеменные, возможно, смогли дожить до наших дней, питая зародыш с помощью этого механизма, чтобы обеспечить ресурсами только оплодотворённые семена.

Новый прозрачный материал на бумажной основе может выдержать кипяток и разложиться в глубинах океана менее чем за год.