Çin Elmlər Akademiyası Liu Jia tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləriBitki kök hüceyrə dinamikasının dəqiq pektin modifikasiyası ilə tənzimlənməsi üçün təklif olunan model. Kredit: Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady4102

Təsəvvür edin ki, bədənimiz bütün həyatımız boyu yeni orqanlar yetişdirə bilər. Bitkilər bunu kiçik, güclü kök hüceyrə rezervuarları sayəsində daim edir. Bəs bu hüceyrələr nə vaxt bölünməli olduğunu haradan bilirlər və hər bölünmənin yarpaq, gövdə və ya çiçək yaratmaq üçün mükəmməl şəkildə istiqamətləndirilməsini necə təmin edirlər?

Cavab təkcə hüceyrələrin daxilində deyil, həm də onları əhatə edən divarlardadır. Çin Elmlər Akademiyasının Molekulyar Bitki Elmləri üzrə Mükəmməllik Mərkəzindən Dr. Yanq Veybinqin rəhbərliyi ilə ” Science ” jurnalında dərc olunmuş yeni bir araşdırma , bu divarların sərtliyini idarə edən və bitki kök hüceyrələrinin taleyini birbaşa idarə edən gizli bir “molekulyar qapıçı” kəşf etdi.

Bitki hüceyrə divarları böyüməni necə idarə edir

Bütün bitki hüceyrələri uzun müddətdir sadə bir iskele hesab edilən sərt, lakin dinamik bir quruluşa malik bir divarda yerləşir. Bu yeni tədqiqatda alimlər bu divarın statik olmadığını göstərdilər. Onlar kök hüceyrə mərkəzi olan tumurcuq apikal meristemin içərisində təəccüblü bir “bimodal” naxış tapdılar.

Bunu belə düşünün: Köhnə, yetkin divarlar binanın yük daşıyan şüaları kimi hərəkət edərək “sərt”dir. Bu arada, hər dəfə bir hüceyrə iki yeni hüceyrə yaratmaq üçün bölündükdə, aralarında əmələ gələn yeni divar əvvəlcə “yumşaq” və elastik olur. Sərtlikdəki bu fərq, divardakı pektin adlanan gelə bənzər bir komponentə edilən sadə bir kimyəvi tənzimləmə ilə idarə olunur. Sərt divarlarda yüksək dərəcədə “metilesterləşdirilmiş” pektin, yumşaq, yeni divarlarda isə “metilesterləşdirilmiş” pektin var.

Bu dəqiq nümunə belə bir sual doğururdu: Bitki “yumşaldıcı” fermentin yalnız yeni divarlarda işləməsini və köhnə, vacib divarları təsadüfən zəiflətməməsini necə təmin edir?

PME5-in və nüvə sekvestrasiyasındakı rol

Alimlər pektini yumşaldan əsas açar olan PME5 adlı əsas ferment genini müəyyən etdilər. Lakin onlar ağıllı bir hiylə tapdılar: Hüceyrə bu fermentin – PME5 xəbərçi RNT-sinin (mRNT) təlimat kitabçasını nüvənin içərisində kilidləyib saxladı. Bu, sanki güclü bir alətin alət qutusunda təhlükəsiz şəkildə saxlanılması kimi idi.

Yalnız hüceyrə aktiv şəkildə bölündükdə “alət qutusu” açılırdı. Nüvə müvəqqəti olaraq söküldükcə PME5 mRNT-si sərbəst buraxılırdı. O, dərhal PME5 fermentinə çevrilirdi və PME5 fermenti yeni əmələ gətirən divarın yerinə çatdırılır və lazım olan yerdə və vaxtda onu yumşaldırdı. Bu, yetkin divarların sərt və struktur qalmasını, yeni bölünmə divarlarının isə düzgün yerləşdirilmək üçün kifayət qədər elastik olmasını təmin edirdi.

Bunun əhəmiyyətini sübut etmək üçün alimlər mexanizmi pozdular. Onlar PME5 mRNT-nin nüvədən vaxtından əvvəl çıxmasına imkan vermək üçün bitkiləri genetik olaraq dəyişdirdilər və yumşaldıcı ferment səhv vaxtda və yerdə istehsal olundu. Bu, xaosa səbəb oldu: Hüceyrə bölünmə nümunələri pozuldu, kök hüceyrə aktivliyi kəskin şəkildə aşağı düşdü və bitkilər inkişafdan geri qaldı və qəribə, qrup şəklində meyvələr verdi. Bu, divar sərtliyinin dəqiq idarə olunmasının sağlam bitkilərin inkişafı üçün vacib olduğunu təsdiqlədi.

Bitki elmi və məhsuldarlıq üçün təsirlər

Bu “nüvə sekvestrasiyası” mexanizmi gen tənzimlənməsinin mürəkkəb bir formasıdır. Alimlər bunun PME5-ə xas olmayan, lakin bir neçə əlaqəli ferment tərəfindən istifadə edilən ümumi bir strategiya olduğunu aşkar etdilər. Bundan əlavə, bu “bimodal” divar nümunəsi qarğıdalı, soya və pomidor kimi müxtəlif bitkilərdə aşkar edilmişdir ki, bu da onun bitki böyüməsinin qorunan, fundamental prinsipi olduğunu göstərir.

Əkinçilərin sayı, panikulaların uzunluğu və toxumların sayı kimi əsas məhsul xüsusiyyətləri kök hüceyrələrinin fəaliyyəti ilə müəyyən edilir. Bu hüceyrə divarı kodunu öyrənməklə, elm adamları bir gün bitkiləri saxlayan divarları dəyişdirməklə təkmilləşdirilmiş arxitekturaya və daha yüksək məhsuldarlığa malik şəkildə inkişaf etdirə bilərlər.

Daha çox məlumat: Xianmiao Zhu və digərləri, Hüceyrə divarının naxışlanması bitki kök hüceyrə dinamikasını tənzimləyir, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady4102

Jurnal məlumatları: Elm 

Çin Elmlər Akademiyası tərəfindən təmin edilib