Бор, один из ключевых элементов питания растений, способен перемещаться внутри корней без участия направленных транспортных белков. Этот механизм описали исследователи из Осакского столичного университета в журнале Plant Physiology.
Команда сосредоточилась на транспортном белке BOR3 у резуховидки Таля — модельного растения, широко используемого в биологических лабораториях. Экземпляры, у которых отключили гены BOR1, BOR2 и BOR3, имели значительно более короткие корни, чем те, у кого не хватало только первых двух генов: это подтвердило роль BOR3 в усвоении бора. В отличие от родственных BOR1 и BOR2, скапливающихся на одной стороне клетки, BOR3 распределен по мембране почти равномерно и не имеет выраженной полярности.
Новый механизм получил название diffusive alliance transport (DAT) — «диффузионный союзный транспорт». Бор сначала накапливается в апопласте — сети пространств между клетками, включая клеточные стенки, — благодаря полярно расположенным каналам. Затем он проникает в соседнюю внутреннюю клетку, где BOR3 выводит его обратно в апопласт с обеих сторон. Из-за этого концентрация бора нарастает глубже внутри корня, формируя направленный поток от клетки к клетке.
«Мы надеемся выявить общие принципы, благодаря которым многоклеточные организмы создают направленный транспорт и сложные функции из согласованной работы простых молекулярных процессов», — отметил ведущий автор исследования, доцент Осакского столичного университета Наоюки Сотта.
Бор необходим растениям для роста: его дефицит тормозит развитие молодых листьев, удлинение корней и снижает семенную продуктивность. В отличие от подвижных элементов — калия и магния, перемещающихся по флоэме, у большинства растений бор движется по ксилеме — одностороннему сосудистому пути от корней к листьям.
Долгое время считалось, что такой направленный транспорт требует полярной локализации белков-переносчиков на одном из полюсов клетки. Авторы работы планируют проверить, действует ли механизм DAT в других биологических транспортных системах и более сложных тканях.
Ранее ученые объяснили, как растения отличают врагов от полезных симбионтов.