EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япония, с помощью специализированной микроскопической техники наблюдала за внутренним процессом размножения растения арабидопсис. Результаты исследования раскрывают механизм, по которому женский цветок избирательно привлекает один мужской экземпляр.

Эти выводы, опубликованные в журнале EMBO Reports, позволяют оптимизировать производство семян и улучшить методы сельскохозяйственной селекции.

Ангиоспермы, обычно называемые цветковыми растениями, имеют мужские и женские репродуктивные органы. В процессе размножения растений, когда пыльцевое зерно, переносящее мужские гаметы, попадает на рыльце другого цветка, начинается формирование пыльцевой трубки. Трубка проходит через рыльце и попадает в завязь, позволяя сперматозоидам достичь яйцеклетки и центральных клеток в яйцеводе для оплодотворения.

Чтобы лучше понять этот процесс, исследователи создали уникальную микроскопическую технику с использованием двухфотонного микроскопа. По словам ведущего автора работы, Йоко Мизуты, трехлетняя работа была похожа на путешествие.

Она включала в себя деликатные методы работы с образцами и оптимизацию условий, таких как длина волны возбуждения, для получения глубоких изображений цветов, — пояснила она.

Используя свою методику, команда впервые смогла наблюдать удлинение множества пыльцевых трубок в живом пестике и их уникальное притяжение к женской ткани. Это позволило им идентифицировать сигнал, испускаемый материнской тканью, который привлекает пыльцевые трубки, заставляя их удлиняться вдоль ткани тычинки и достигать места оплодотворения. Именно этот сигнал позволяет точно управлять движением пыльцевых трубок «один к одному».

Направление пыльцевых трубок «один к одному» — критический процесс в размножении растений, который включает в себя точную навигацию пыльцевых трубок к отдельным яйцеклеткам. Этот механизм обеспечивает успешное оплодотворение ангиоспермов, способствуя специфической связи между яйцеклетками и отдельными пыльцевыми трубками.

Помимо сигнала, способствующего притяжению особей, Мизута и ее коллеги с удивлением обнаружили и сигнал отталкивания. Этот сигнал испускался при привлечении пыльцевой трубки, препятствуя дальнейшему привлечению других пыльцевых трубок. Помимо 45-минутного процесса блокировки, который не позволяет нескольким сперматозоидам оплодотворить одну и ту же яйцеклетку, сигнал отталкивания также направляет отвергнутых женихов к другим непарным яйцеклеткам.

Я нахожу систему отталкивания захватывающей, — говорит Мизута.

Клетки, генерирующие систему притяжения, в основном являются синергидными клетками, в то время как клетки, генерирующие систему отталкивания, включают множество типов, таких как соматические и гаметофитные клетки на многоступенчатых уровнях. Мне кажется очень интересным, что все сцепления включают этот механизм притяжения и отталкивания.

Дальнейший анализ показал сложность процесса направления пыльцевой трубки один к одному, выявив сложный регуляторный механизм, требующий участия различных клеток как в мужских, так и в женских растениях. Такая точная регуляция обеспечивает успешное оплодотворение и эффективное производство семян, особенно в сложных условиях окружающей среды.

Мизута подчеркнул важность этого механизма для максимального производства семян. «Точно регулируя поведение пыльцевых трубок, растения выработали механизм, обеспечивающий успешное оплодотворение и эффективное производство семян на засушливых землях с ограниченным количеством ухажеров», — отметила она.

Это исследование предоставляет ценную информацию о том, как размножаются растения, и может принести пользу сельскохозяйственной селекции, увеличив производство семян и улучшив показатели всхожести.

21.05.2024


Подписаться в Telegram



Биосфера

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах

Тропические бабочки Heliconius хорошо известны...

Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды

В новом исследовании неврологи показали, как&n...

Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки

Бурые медведи, добывающие пищу на полуост...

Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не бол...

Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый

Козы могут отличить счастливого человека от&nb...

Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса

Всем живым существам необходим сон. Когда люди...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

APA: Молодые сотрудники чаще остальных страдают на работе от одиночества
APA: Молодые сотрудники чаще остальных страдают на работе от одиночества
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
С расстройствами пищевого поведения можно бороться силой мысли
С расстройствами пищевого поведения можно бороться силой мысли
Journal of Experimental Psychology: General: Мы переоцениваем пользу неудачи
Journal of Experimental Psychology: General: Мы переоцениваем пользу неудачи
Диспаритет женских и мужских карьер в STEM связан с женской мнительностью
Диспаритет женских и мужских карьер в STEM связан с женской мнительностью
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей
Nature: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста

Новости компаний, релизы

Российские ученые выяснили, что за пять лет число случаев нетрудоспособности из-за онкологии выросло в стране почти на 70%
Экономика России теряет миллиарды из-за влияния рака на трудовые ресурсы
Китай стал ведущим научно-образовательным партнером России в 2023 году, впервые опередив страны СНГ
Сеченовский Университет и российская фармкомпания «Акрихин» разработают инновационные препараты для лечения сахарного диабет...
В СПбГУ разработали программно-аппаратное решение для защиты дронов от киберугроз