Клеточный цикл растений останавливается и возобновляется при восстановлении после стресса
Учёные выяснили, что этот процесс связан с управлением делением клеток.
Учёные исследовали, как растения реагируют на стрессовые условия и восстанавливаются после них. Работа показала, что при воздействии холода и высокой солёности рост корней замедляется из-за изменений в работе клеточного цикла — процесса, который регулирует деление клеток.
Эксперименты проводились на нескольких видах растений, включая модельное растение арабидопсис, а также злаки. Рассматривались различные виды стресса: солевой, осмотический, холодовой и тепловой. В период воздействия стресса рост корней снижался: примерно на 40% при солевом, на 50% при осмотическом и до 80% при холодовом. При этом тепло, наоборот, ускоряло рост примерно на 10%.
После возвращения к нормальным условиям растения по-разному восстанавливали рост. При солевом и холодовом стрессе рост корней возвращался почти к обычному уровню. В то же время после осмотического и теплового воздействия восстановление не происходило.
Анализ показал, что при холоде и соли клетки временно останавливаются на одной из стадий клеточного цикла. После устранения стресса процесс снова запускается. Такой механизм исследователи описывают как «пауза и продолжение».
При этом холод влияет в основном на деление клеток, а солевой стресс — и на деление, и на их растяжение. В обоих случаях восстановление роста связано с возвращением нормальной активности клеточного цикла.
Учёные также проверили роль ключевых регуляторов этого процесса. Они обнаружили, что белок CDKA;1 и его ингибитор ICK1 играют важную роль в восстановлении после стресса. Если их работа нарушается, рост растений восстанавливается значительно медленнее.
Дополнительные эксперименты с использованием химического вещества, подавляющего активность CDKA;1, показали, что блокировка клеточного цикла снижает способность растений к восстановлению после холодового и солевого стресса.
Исследование также показало, что при восстановлении после холода активируются гены, связанные с клеточным циклом. При солевом стрессе такие изменения выражены слабее, несмотря на схожие внешние признаки восстановления.
Полученные результаты указывают на общий механизм, который помогает растениям адаптироваться к неблагоприятным условиям. Управление клеточным циклом позволяет им временно приостанавливать рост, а затем возвращаться к нормальному развитию после улучшения среды.