Исследователи обнаружили у растений новый тип клеток, отвечающих за движение органов для самоопыления




Фото из открытых источников
Исследование, проведенное доктором Инь-Чжэн Ваном (Институт ботаники Китайской академии наук), обнаружило, что рыльце Chirita pumila движется, и доказало, что это движение связано с чувствительностью к воде. Далее, посредством анатомических исследований было обнаружено, что когда стигма поглощала воду, тип клеток, составляющий половину объема рыльца, сильно удлинялся, что было тесно связано с движением растяжения-сокращения рыльца. Новые клетки называются сократительными клетками. Исследование опубликовано в журнале National Science Review.
 
Исследовательская группа установила, что сократительные клетки заполнены ретикулярными структурами, а ядра сжаты к краям, тогда как клетки паренхимы состоят преимущественно из крупных центральных вакуолей. После поглощения воды сократительные клетки значительно удлиняются более чем в восемь раз, сохраняя при этом сетчатую структуру. Это показывает, что ретикулярная структура является основным механизмом чувствительности к воде, то есть поглощение и расширение воды ретикулярной структурой приводит к удлинению клеток сокращения, что приводит к движению стигмы.
 
CLSM показал, что сигналы флуоресценции FM4-64 мигрировали от плазматической мембраны к мембране вакуоли в клетках паренхимы, но не было сигнала мембраны вакуоли в сократительных клетках, а слабые сигналы на разных длинах волн красного и зеленого цвета показали большое удлинение сократительные клетки.
 
Отсутствие вакуолей в сократительных клетках подтверждает, что водочувствительное вещество, поглощающее воду и расширяющееся, представляет собой сетчатую структуру, а не вакуоль. Анализ сигналов ПЭМ и флуоресценции показал, что структура сети обусловлена эндоплазматическим ретикулумом с гранулярными рибосомами, который полностью отличается от клеток паренхимы. Анализ РНК-seq показал, что профили экспрессии суженных клеток значительно отличались от профилей экспрессии клеток паренхимы.
 
Путем полевых наблюдений авторы также обнаружили, что рыльце растения демонстрирует двунаправленное открывающееся и закрывающееся изгибающееся движение, а сократительные клетки управляют циркадным ритмом стигмы при изменении влажности. Кроме того, движение рыльца оставляет канал пыльцы, соединяющий зазор пыльника между двумя долями рыльца, который постоянно сжимает пыльник, в результате чего пыльца через этот канал попадает непосредственно на восприимчивую поверхность рыльца.
 
Таким образом, движение рыльца превращает цветочную систему, основанную на перекрестном опылении насекомыми, в систему строгого самоопыления. Эта репродуктивная стратегия, включающая переход от ауткроссинга к преимущественному самоопылению, вероятно, возникла из-за неопределенной среды для перекрестного опыления насекомыми, в которой происходит Chirita pumila, и представляет собой новый непосредственный механизм репродуктивной гарантии.