Растения не просто растут — они строят. Сложные формы самой разной флоры — от величественных деревьев до нежных цветов — вылеплены с удивительной точностью. Биологи и биофизики из Монреальского университета (UdeM) раскрыли трехмерные механизмы этого сложного процесса. Исследование вышло в журнале Nature Plants.

В центре внимания ученых оказались пыльники — мужские репродуктивные органы цветков, расположенные на концах тычинок. Это довольно сложные структуры, и исследователям впервые удалось, по сути, заглянуть внутрь — в течение нескольких дней они отслеживали рост каждой клетки пыльника.

Механические силы в действии

Растения состоят из крошечных клеток, окруженных жесткими клеточными стенками и организованных в ткани. Эпидермис, самый наружный слой, легко изучать под микроскопом, и принято считать, что он играет ключевую роль в активном контроле роста и развития.

Новое исследование свидетельствует, что внутри происходят процессы не менее сложные и интересные. Используя передовые методы визуализации, биологи количественно оценили клеточный рост во всех тканевых слоях пыльника в 3D. Это выдающееся достижение: никогда ранее ни одна растительная или животная система не была так детально картирована в трехмерном пространстве.

Повод к переосмыслению

Эта работа подчеркивает важность внутренних тканей в морфогенезе — аспект, часто упускаемый из виду из-за технических сложностей количественной оценки роста и механических свойств под эпидермисом.

Исследование не просто объясняет, как пыльник приобретает свою форму — оно дает понимание биологии развития, добавила Рутье-Кержковска: «Мы показали, что анатомия — то, как клетки сформированы и расположены — ключевой фактор, определяющий потенциал роста в каждом тканевом слое органа. Различные потенциалы роста приводят к механическим взаимодействиям, которые, в свою очередь, формируют весь орган, а также отдельные клетки внутри тканей».

В перспективе команда планирует исследовать, как растения производят такие сложные действия, как спиральный рост усиков или проникновение корней в почву.

Ученые впервые в истории увидели, как растения строят свои клеточные стенки — видео

Дыхание растений сняли на видео