Учени разкриха тайната на регенерацията на растенията

Растенията имат уникалната способност да се възстановяват напълно от обикновена клетка, която не участва в размножаването им. На клетъчно ниво този процес се контролира от определени гени и протеини, които или стимулират, или ограничават появата на апикалния бъбрековиден кълн, където се намира меристемата – зоната на активно клетъчно делене, от която се развиват всички странични органи на растението, като листа и пъпки. Все още не е известно кои конкретни молекули участват в този процес. За да разберат това, учени от Японския институт за наука и технологии изследваха регенерацията на растението Arabidopsis.

В проучването учените идентифицираха ключовия отрицателен регулатор на регенерацията на леторастите – гена WOX13. Те откриха, че WOX13 и неговият протеин играят важна роля в регенерацията. Този ген е в състояние да активира функция, която предотвратява деленето на калусните клетки чрез потискане на транскрипцията на ниво РНК. Калусът е маса от дезорганизирани, пластични клетки, която се образува в резултат на увреждане на растението и може да даде началото на нови тъкани и органи.

Предишни проучвания показаха ролята на WOX13 за възстановяването на тъканите и адхезията на органите след трансплантация. Затова учените решиха да проверят как този ген влияе върху процеса на регенерация на леторастите. Те са използвали растението Arabidopsis с променен ген WOX13 и са провели двуетапно култивиране на тъканите. Те откриха, че при растенията без функционален WOX13 регенерацията на издънките е по-бърза (с 3 дни), докато процесът е по-бавен, когато експресията на WOX13 е активирана. Тези резултати показват, че WOX13 влияе отрицателно върху процеса на регенерация на леторастите.

За да потвърдят откритията си, изследователите сравниха WOX13 мутантни растения с нормални растения, като използваха РНК анализ в различни моменти от време. Те откриха, че отсъствието на гена WOX13 не променя значително активността на гените в Arabidopsis при условия, благоприятстващи образуването на калус. Въпреки това при условия, които благоприятстват образуването на леторасти, мутацията на WOX13 засилва промените в активността на гените, отговорни за регулирането на леторастите. След 24 часа от активирането на гена WOX13 в мутантните растения активността на тези гени намалява.

Това означава, че генът WOX13 потиска определени гени, които регулират формирането на леторастите, и едновременно с това активира гени, които контролират клетъчния растеж и диференциация. Допълнителни експерименти, използващи метода на секвениране на единични клетки, потвърдиха, че генът играе ключова роля в определянето съдбата на многопотенциалните калусни клетки.

Според учените премахването на гена WOX13 може да стимулира образуването на леторасти и да увеличи контрола върху тяхното развитие. Това може да бъде полезен инструмент в селското стопанство и градинарството за ускоряване процеса на образуване на леторасти при растенията.