В то время как другие принципиальные особенности, управляющие архитектурой заводов, такие как контроль числа отделений и помещающие вокруг главной охоты, теперь хорошо поняты, ученые долго ломали голову, как заводы устанавливают и поддерживают угол своих боковых отделений относительно силы тяжести.Механизм фундаментален для понимания формы заводов вокруг нас: объясняя, как, например, молодой тополь Ломбардии повышает свои отделения близко к вертикальному, в то время как распространение молодого дерева дуба намного более плоское.Доктор Стефан Кепинский, старший лектор в Факультете Лидсского университета Биологических наук и ведущий автор статьи в журнале Current Biology, который добирается до сути относительно тайны, сказал: «Мы начали работать над этим после поездки на работу поезда в Лидс. Выглядывая из окна, я был поражен тем, что способу, которым мы признаем дерево и другие виды растений издалека, в основном сообщает угол, на который растут их отделения.
«Эти характерные углы – все вокруг нас, и то же самое происходит метрополитен; у различных вариантов в разновидностях часто есть очень отличная архитектура корневой системы, которая определена, главным образом, углом роста боковых корней», сказал Кепинский.По-видимому простая загадка того, как завод устанавливает и поддерживает эти углы в своей архитектуре, осложнена тем, что угол корня и отраслей охоты обычно не устанавливается относительно главного корня или основы, от которой они растут, но относительно силы тяжести. Если завод будет помещен на его сторону, эти отделения начнут фазу сгибающегося роста, известного как gravitropism, который переориентирует их назад к их оригинальному углу роста относительно силы тяжести.В случае главного корня или основы, которая становится вертикальной, хорошо понят механизм: клетки ощущения силы тяжести, названные statocytes, обнаруживают, что завод был наклонен, вызвав увеличение движения регулирующего рост гормона, названного ауксином к более низкой стороне охоты или корня и стимулировав восходящий рост в выстреле и нисходящем росте в корне.
Растя вертикально снова, statocytes прекращают посылать больше ауксина в одну сторону, чем другой и сгибающиеся остановки роста.Загадка для исследователей была то, что многие углы в архитектуре ветви и корня под углом к силе тяжести, вместо того, чтобы быть абсолютно вертикальными.
Ученые не поняли, как заводы смогли установить, относительно силы тяжести, конкретного невертикального угла роста для их отделений – известный как их «gravitropic угол заданного значения» – который определяет их архитектуру.Доктор Кепинский сказал: «Мы нашли, что другой компонент роста – ‘anti-gravitropic погашение’ – противодействует нормальному gravitropic росту в этих боковых отделениях. Этот механизм погашения выдерживает рост с другой стороны отделения от чувствительного к силе тяжести роста и препятствует тому, чтобы отделение было перемещено вне угла набора в вертикальное. Оказывается, что этот рост компенсации также стимулирован ауксином, тот же самый гормон, который вызывает силу тяжести отзывчивый рост на более низкой стороне отделения».
У отделений, которые растут близко к вертикальному, есть слабое погашение anti-gravitropic, в то время как в отделениях, которые вырастают под мелкими углами далеко от вертикального, погашение anti-gravitropic относительно сильно.Доктор Кепинский добавил: «Вы можете сравнить его с путем бак или шлепать, пароход управляется. Если Вы хотите пойти одно направление, Вы ускоряете след или весло с другой стороны.
Если Вы хотите выправиться, Вы уравновешиваете скорости – или в нашем случае ‘скорость’ роста по обе стороны от отделения. В данном невертикальном отделении погашение anti-gravitropic постоянное, в то время как сила тяжести, которую отзывчивый рост увеличивает в величине согласно тому, как далеко отделение вдали от вертикального, производя прочную систему для поддержания целого множества углов отделения».Команда Лидса доказала присутствие погашения при помощи clinostat, который медленно вращает завод, растущий на его стороне, таким образом забирая стабильную ссылку силы тяжести и позволяя исследователям контролировать механизм погашения anti-gravitropic, работающий не встретивший сопротивления скоординированным gravitropic ответом. При этих условиях они заметили, что охота и ветви корня показали внешний рост изгиба, далеко от главного корня, и стреляйте, который обычно маскировался бы взаимодействием с чувствительным к силе тяжести ростом.
Доктор Кепинский сказал: «Угол роста отделений – исключительно важная адаптация, потому что это определяет возможность завода захватить ресурс выше и под землей. В зависимости от того, какой пачкают завод, находится в, это могло бы быть выгодно, чтобы добыть продовольствие для питательных веществ в лучшей почве или идти глубже. Точно так же в охоте, завод мог бы получить преимущество от того, что более круто передал отделения, чтобы не заштриховывать от соседних заводов.
До сих пор никто действительно не знал, как невертикальный рост углы, на которые ссылаются к силе тяжести как это, устанавливался и сохранялся».Он добавил: «Это понимание важно для размножения и биотехнологических подходов, чтобы подрезать улучшение, потому что заводчики и компании семени хотят быть в состоянии изменить архитектуру завода, чтобы оптимизировать исполнение зерновых культур. Например, боковой угол роста корня, как показывали, был очень важен для увеличения питательного внедрения и в разновидностях широколиственной и в зерновой культуры. Наши результаты обеспечивают инструменты и подходы, чтобы помочь справиться с этими проблемами улучшения урожая».
Команда использовала цветущее растение Arabidopsis thaliana (thale кресс), а также горох, боб и рисовые растения в их экспериментах, наблюдая те же самые результаты.Кепинский ожидает, что тот же самый механизм будет наблюдаться на больших растениях и молодой рассаде дерева. В более старых деревьях, механизмы ведущая сила тяжести чувствительный рост в древесных тканях отличаются от тех на недревесных заводах.
Тем не менее, Кепинский говорит, что те же самые общие принципы могут примениться.