Регенерация растений: новые открытия и перспективы

В последние годы исследователи активно изучают процесс регенерации растений, стремясь раскрыть его тайны. Растения обладают удивительной способностью восстанавливать свой организм из обычных клеток, не связанных с размножением. Этот процесс основан на формировании структуры, называемой апикальной меристемой побега (ААМ), которая играет ключевую роль в реконструкции растения.

Однако, механизмы образования ААМ до сих пор оставались загадкой. Исследовательская группа под руководством Института науки и технологий Нара (NAIST) в Японии сфокусировалась на арабидопсисе, модельном виде растений, чтобы раскрыть эту загадку.

Исследователи идентифицировали и охарактеризовали ключевой негативный регулятор регенерации побегов, известный как ген WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 13 (WOX13), и сопутствующий ему белок. Их исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, как WOX13 влияет на неделящуюся функцию клеток каллуса, что может оказывать влияние на эффективность регенерации растений.

Предыдущие исследования группы Икеучи уже показали роль гена WOX13 в восстановлении тканей и слипании органов после прививки. Это привело к предположению о его потенциальной роли в регуляции регенерации побегов. Для подтверждения этой гипотезы исследователи провели эксперименты с мутировавшей версией арабидопсиса, которая имела дисфункциональный ген WOX13.

Анализ результатов экспериментов показал, что отсутствие гена WOX13 ускоряло процесс регенерации побегов, тогда как его экспрессия замедляла этот процесс. Это подтверждало роль WOX13 как негативного регулятора регенерации побегов.

Для более детального изучения механизмов действия WOX13 и его влияния на гены-регуляторы меристемы побегов, исследователи провели сравнительное исследование экспрессии генов в мутантных и нормальных растениях. Они обнаружили, что отсутствие гена WOX13 не существенно влияло на экспрессию генов арабидопсиса в условиях, вызывающих каллус. Однако, при индукции побегов отсутствие WOX13 приводило к усилению генных изменений, связанных с регуляцией меристемы побегов. Когда же WOX13 был сверхэкспрессирован в мутантных растениях, эти же гены подавлялись в течение 24 часов.

Это исследование подчеркивает важную роль гена WOX13 в регуляции регенерации побегов. Он оказывает негативное влияние на регуляторы меристемы побегов, одновременно активируя гены-модификаторы клеточной стенки, которые участвуют в расширении и дифференцировке клеток.

Открытие нового пути спецификации клеточной судьбы в регенерации растений может иметь важные практические применения. Увеличение эффективности регенерации побегов у растений может быть полезным для сельского хозяйства, садоводства и лесного хозяйства. Это также может способствовать разработке новых методов восстановления и регенерации тканей у животных и людей.