Новосибирские ученые вместе с коллегами из Сингапура обнаружили уникальный механизм адаптации растений к холоду

Фото: nsu.ru

Международная группа исследователей из НГУ, Института цитологии и генетики СО РАН и Национального университета Сингапура обнаружила и исследовала уникальный механизм адаптации к холоду у растений: чтобы пережить пониженные температуры и сохранить свои стволовые клетки, растения жертвуют только что родившимися клетками кончика корня. Статья опубликована в высокорейтинговом научном журнале CELL.

Неожиданный эффект пониженных температур (4° С), продолжительностью от 16 до 72 часов впервые был обнаружен группой профессора Чен Ксу из Сингапура. Когда растение «мерзнет», в стволовых клетках корня начинаются повреждения ДНК. Они обратимы, но деление клетки с нарушенной ДНК может привести к гибели ее потомков. При холодовом стрессе растения такую роль на себя часто берет стволовая клетка корневого чехлика (концевой частик корня) — одна из ее дочерних клеток гибнет сразу после «рождения». Интересно, что растение в целом только выигрывает от этой клеточной смерти — оно быстрее восстанавливается после холода и становится менее восприимчивым к последующим стрессам, например к засухе.

У любого растения есть две главные ниши стволовых клеток — в кончике корня и на верхушке побега, из них образуются все остальные клетки растения. В нише стволовых клеток корня выделяют покоящийся центр, который обеспечивает ее поддержание — его клетки редко делятся, но сигнализируют остальным оставаться стволовыми, то есть сохранять возможность превращаться в клетки любого типа. Для благополучного развития корня важно, чтобы покоящийся центр и окружающая его ниша стволовых клеток не нарушалась — это достигается за счет высокой концентрации главного растительного гормона ауксина в покоящемся центре.

Наши коллеги открыли механизм защиты корня, о котором ранее ничего не было известно. Это своего рода эффект «закаливания» у растения. Низкие температуры губительны для растения, однако кратковременная обработка пониженными температурами, напротив, может обернуться преимуществом. В этом случае гибнут только клетки кончика корня, жизнь которых и так коротка, в то время, как остальные ткани остаются неповрежденными , — пояснила заведующая лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ , заведующая сектором системной биологии морфогенеза растений Института цитологии и генетики СО РАН кандидат биологических наук Виктория Миронова .

Для понимания механизма суицидальных наклонностей клеток корневого чехлика новосибирские биоинформатики создали математическую модель, по сути систему с большим количеством уравнений. Механизм регулируется на генетическом уровне с помощью активации работы нескольких групп генов и кодируемых ими белков, ответственных за транспорт ауксина.

Наша модель позволяет говорить о том, что происходит с фитогормоном ауксином и его транспортерами, так называемыми PIN-белками. Моделирование показало, что в холодных условиях, когда происходит деление клеток центральной части корневого чехлика, концентрация гормона в покоящемся центре падает и это создает угрозу для дальнейшей жизни растения. Когда же эти клетки погибают, концентрация гормона восстанавливается, что позволяет сохранить нишу стволовых клеток. Наше предсказание проверили исследователи из Сингапура — и действительно, они обнаружили, что экспрессия гена WOX5 — одного из основных регуляторов поддержания ниши стволовых клеток — снижается при отсутствии гибели дочерних клеток, в сравнении с корнями, где смерть клеток имела место , — говорит ведущий инженер лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ , младший научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН Мария Савина .

В руках ученых сейчас появился простой инструмент для исследования поведения ниши стволовых клеток в ответ на абиотический стресс, а широкое распространение растений типа резуховидки Таля в Северном полушарии позволит понять генетические механизмы приспособления растений к холоду, так как линии этого растения, отличающиеся по приспособленности к холодовому стрессу, скорее всего, будут нести мутации в ключевых генах холодового стресса.

Продолжение этих исследований принесет ощутимую пользу сельскому хозяйству: уже сейчас очевидно, что обработка ауксином посадок перед похолоданием может позволить благополучно их пережить и возобновить быстрый рост при потеплении. Полезной в будущем окажется и математическая модель, ведь ее можно использовать для исследования эффектов других стрессов и выявления способов снижения негативных последствий.

Возможно, результаты авторов могут пригодиться и для исследования способов адаптации к холоду у млекопитающих, т.к. организация ниш стволовых клеток, функционирование, чувствительность к стрессу сходны у животных и растений.

Сотрудники лаборатории компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ читают курсы студентам ФЕН НГУ

Последние новости Новосибирской области по теме:
Новосибирские ученые вместе с коллегами из Сингапура обнаружили уникальный механизм адаптации растений к холоду

Новосибирские ученые вместе с коллегами из Сингапура обнаружили уникальный механизм адаптации растений к холоду - НГУ
Новосибирские ученые вместе с коллегами из Сингапура обнаружили уникальный механизм адаптации растений к холоду - Новосибирск
Международная группа исследователей из НГУ, Института цитологии и генетики СО РАН и Национального университета Сингапура обнаружила и исследовала уникальный механизм адаптации к холоду у растений:
17:38 28.06.2017 НГУ
- Новосибирск
Совместное открытие учёных НГУ, Института цитологии и генетики СО РАН и Национального университета Сингапура в будущем поможет растениям безболезненно переживать сибирские зимы,
12:53 28.06.2017 Sib.Fm
 
По теме
Ученые из Академгородка исследуют способности стволовых клеток восстанавливать кровоток - Газета Бумеранг Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН установили способность стволовых клеток восстанавливать кровоток в тромбированных конечностях.
14.06.2017
 
Субботник - Управление образования     24 апреля 2019 года состоялся ежегодный санитарный день по уборке территории р.п.
25.04.2019
В Новосибирском ГАУ состоялась 30-ая конференция АККОН - НГАУ 25 апреля в актовом зале НГАУ состоялась ХХХ отчётная конференция Ассоциации крестьянских (фермерских) хозяйств и сельскохозяйственных кооперативов Новосибирской области, посвящённая 30-летию фермерского движения в России.
25.04.2019
Студент третьего курса новосибирского колледжа автосервиса и дорожного хозяйства специальности «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» Зубенко Юрий стал победителем в предметных олимпиадах по истории,
25.04.2019
 
Новосибирские школьники достойно представили свои работы на Всероссийской конференции «Открой в себе учёного» - Министерство образования Работы новосибирских школьников заняли 1, 2 и 3 места на VI Всероссийской научно-инновационной конференция школьников «Открой в себе учёного», которая прошла с 20 по 23 апреля 2019 года в Санкт-Петербурге.
25.04.2019
NSTU_b61516_1556099207.jpg - СУПК 23 апреля 2019 г. прошло Годичное собрание высшей школы г. Новосибирска. В работе собрания приняли участие губернатор Новосибирской области Андрей Травников, министр образования Новосибирской области Сергей Федорчук,
25.04.2019 СУПК
«ОТКРОЙ В СЕБЕ УЧЕНОГО!» - Тогучинский район В период с 19 по 24 апреля в г. Санкт - Петербурге состоялась VI-ая Всероссийская инновационно - научная конференция учащихся "Открой в себе ученого!".
25.04.2019 Тогучинский район
В Новосибирске подведены итоги двух конкурсов, объявленных мэрией в 2019 году: конкурса на предоставление грантов в сфере научной и инновационной деятельности и конкурса премий в сфере науки и инноваций.
25.04.2019 Газета Навигатор
Анжелина ДЕРЯБИНА Фото Алексея ТАНЮШИНА Что ждет тех, кто будет поступать в вузы и учиться в 2019 году Все еще в пять вузов, а не в один смогут одновременно подать документы абитуриенты грядущего лета.
24.04.2019 Советская Сибирь
Спасателей вызвали в бизнес-центр на Орджоникидзе, 18 - НГС.Новости Спасателей вызвали в бизнес-центр на Орджоникидзе, 18 Сегодня утром, 25 апреля, новосибирские спасатели отправились на помощь мойщику окон, который пролетел этаж и застрял в оконных рамах.
25.04.2019 НГС.Новости
В ходе оперативно-разыскных мероприятий сотрудники Управления по контролю за оборотом наркотиков ГУ МВД России по Новосибирской области пресекли деятельность организованной группы, осуществлявшей сбыт героина и гашиша.
23.04.2019 Газета Навигатор
На орбите истории - Советская Сибирь Когда-то музей был… местом гастрономического притяжения Здание, которое современные горожане знают как Новосибирский государственный краеведческий музей, за свою историю сменило несколько хозяев,
25.04.2019 Советская Сибирь
Юные таланты на сцене НОВАТа - Театр оперы и балета 23 апреля в НОВАТе состоялся уникальный концерт – учащиеся двух важнейших федеральных школ - Новосибирской специальной музыкальной школы и Новосибирского государственного хореографического училища - представили замечател
25.04.2019 Театр оперы и балета
Библионочь – 2019 - Тогучинский район Библионочь – звучит заманчиво. 19 апреля 2019 года тогучинские библиотекари уже в шестой раз приняли участие во Всероссийской акции,
25.04.2019 Тогучинский район
20 и 21 апреля на Большой сцене Новосибирского государственного академического драматического театра «Красный факел» состоялась премьера трагифарса «Шут Балакирев» по пьесе Григория Горина.
24.04.2019 Газета Бумеранг
«Записки из Рая» прозвучали со сцены ДК «Приморский» Премьера нового спектакля театра-студии «Струна» прошла в ДК «Приморский» и была посвящена Дню Победы.
24.04.2019 Газета Бумеранг
Открыть оригинальное изображение - Департамент физкультуры и спорта Вчера, 24 апреля, футбольная «Сибирь» провела очередной матч первенства футбольной национальной лиги.
25.04.2019 Департамент физкультуры и спорта
Самбисты Центра спортивной борьбы приняли участие в легкоатлетической эстафете - Федерация Самбо Самбисты МБУ СШОР «Центр спортивной борьбы» приняли участие в районной легкоатлетической эстафете имени поэта-фронтовика Бориса Андреевича Богаткова, посвященной Дню Победы.
25.04.2019 Федерация Самбо
Если вы хотите приобщиться к миру большого тенниса, к спорту, настроиться на здоровый образ жизни, а главное – сделать это легко, непринужденно в хорошей компании на свежем воздухе, тогда это предложение – для вас!
25.04.2019 Газета Навигатор
В Новосибирске пройдет V Открытый турнир по Вовинам Вьет Во Дао 5 мая детско-юношеская спортивная школа «Энергия» примет V Открытый турнир города Новосибирска по Вовинам Вьет Во Дао,
24.04.2019 Газета Бумеранг
Теперь в травмпункте новая просторная зона ожидания - НГС.Новости Теперь в травмпункте новая просторная зона ожидания Днём 25 апреля в детской больнице скорой помощи на Красном проспекте в Новосибирске открылся самый большой травматологический пункт — раньше здесь было слишком мало
25.04.2019 НГС.Новости
JPG Файл - ГУ МВД Новосибирской области Сегодня в Новосибирске состоялось выездное координационное совещание под председательством начальника ГУВМ МВД России генерал-майора полиции Валентины Казаковой.
25.04.2019 ГУ МВД Новосибирской области
Около 3 млрд рублей будет направлено из регионального бюджета на поддержку многодетных семей в 2019 году - Министерство труда и занятости Предоставление автомобилей, жилья, детского питания и лекарств, выплата пособий и компенсация расходов – в Новосибирской области для поддержки многодетных семей реализуется широкая линейка мероприятий.
25.04.2019 Министерство труда и занятости
Света в домах нет уже больше трех часов Вечером в четверг, 25 апреля в Октябрьском районе из-за аварийного отключения без света осталось более 10 домов — электричество в домах этой части района Новосибирска обещают ве
25.04.2019 НГС.Новости
Глава Новосибирской области проконтролировал ход работ в рамках национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги» и поручил в сжатые сроки устранить дефекты на дорогах,
25.04.2019 Министерство транспорта
590 млн рублей — это предварительный ущерб от стихии. Погибло 9 990 голов овец, 1 277 голов крупного рогатого скота, 489 лошадей, 118 свиней, 1 868 голов сельскохозяйственной птицы.
25.04.2019 Курьер.Среда.Бердск