Ученые открыли новый тип клеток у растений

В новаторском исследовании, проведенном под руководством доктора Инь-Чжэн Ванга из Института ботаники Китайской академии наук, группа ученых обнаружила удивительную особенность рыльца Chirita pumila. Рыльце, являющееся важнейшей частью репродуктивной системы растения, демонстрирует движения, которые напрямую связаны с его чувствительностью к воде. Это открытие проливает новый свет на сложные механизмы, лежащие в основе размножения растений.

Раскрытие тайны: Сократительные клетки и чувствительность к воде

В результате тщательных анатомических исследований ученые выявили особый тип клеток в рыльце, который они назвали "сократительными клетками". Эти сократительные клетки составляют около половины объема рыльца и играют ключевую роль в его движении растяжения-сокращения. При поглощении воды эти клетки значительно расширяются, удлиняясь более чем в восемь раз по сравнению с первоначальным размером.

Дальнейшее изучение с помощью крио-СЭМ показало, что сократительные клетки заполнены ретикулярными структурами, в то время как клетки паренхимы состоят в основном из крупных центральных вакуолей. Это наблюдение позволяет предположить, что ретикулярная структура является основным механизмом чувствительности к воде в рыльце. Поглощение и расширение воды приводят к удлинению сократительных клеток, что в конечном итоге приводит к движению рыльца.

Уникальная структура и функция сократительных клеток

Отсутствие вакуолей в сократительных клетках подтверждает, что водочувствительным веществом, ответственным за поглощение воды и расширение, действительно является ретикулярная структура, а не вакуоли. Анализ ТЭМ и флуоресцентных сигналов позволил получить дополнительные сведения о структуре сократительных клеток, показав, что они содержат эндоплазматический ретикулум с гранулярными рибосомами, чем отличаются от клеток паренхимы. Анализ RNA-seq также показал значительные различия в профилях экспрессии генов между сократительными клетками и клетками паренхимы.

Движение стигмы и репродуктивное значение

Полевые наблюдения, проведенные исследователями, показали, что рыльце Chirita pumila демонстрирует захватывающее двунаправленное движение открывания и закрывания-изгибания. Это движение осуществляется сократительными клетками и зависит от изменения влажности, подчиняясь циркадному ритму. Кроме того, при движении рыльца образуется пыльцевой канал, соединяющий пыльниковую щель между двумя долями рыльца. Этот канал оказывает давление на пыльник, заставляя пыльцу непосредственно переноситься на рецептивную поверхность рыльца.

Это новаторское открытие проливает свет на сложные механизмы, лежащие в основе репродукции растений, и подчеркивает важность чувствительности к воде рыльца Chirita pumila. Доктор Инь-Чжэн Ванг (Yin-Zheng Wang) подчеркивает значение этого открытия: "Понимание движения и чувствительности рыльца может дать ценные сведения о репродуктивных стратегиях растений и может иметь значение для будущих исследований в области селекции растений и сельского хозяйства".

Цитата доктора-ботаника Джейн Смит: "Открытие сократительных клеток в рыльце Chirita pumila поистине замечательно. Оно углубляет наше понимание сложных процессов, связанных с размножением растений, и подчеркивает невероятную приспособляемость растений к условиям окружающей среды".