Studiet giver indsigt i, hvordan planteceller vokser

Et forskerhold, ledet af University of Maryland (UMD), fik et gennembrud i forståelsen af, hvordan planteceller vokser. Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Nature Plants, giver værdifuld indsigt i de mekanismer, der ligger til grund for celleudvidelse, en afgørende proces for plantevækst og udvikling.

Celleekspansion er en grundlæggende proces i plantevækst, som gør det muligt for planter at stige i størrelse og udvikle forskellige strukturer. Under celleudvidelsen bliver cellevæggen, der fungerer som en stiv grænse omkring cellen, løsere, hvilket gør det muligt for cellen at absorbere vand og forstørre.

Forskerholdet, ledet af UMDs assisterende professor i plantevidenskab, Xin Li, fokuserede på en gruppe proteiner kaldet expansins, kendt for at spille en afgørende rolle i celleudvidelsen ved at løsne cellevæggen. Expansiner udskilles af cellen og bevæger sig ind i cellevæggen, hvor de nedbryder de bindinger, der holder væggens komponenter sammen.

Ved hjælp af en kombination af biokemiske, genetiske og billeddannelsesteknikker studerede holdet funktionen af ​​expansins i Arabidopsis thaliana, en lille blomstrende plante, der almindeligvis bruges som en modelorganisme i plantebiologi.

De opdagede, at ekspansiner arbejder sammen med andre proteiner, kaldet "xyloglucan endotransglycosylaser" (XET'er), for at lette celleudvidelse. XET'er er enzymer, der hjælper med at omarrangere og genforbinde cellevæggens komponenter, hvilket tillader væggen at udvide sig, mens dens integritet bevares.

Forskerne fandt ud af, at ekspansiner og XET'er arbejder sammen på en koordineret måde for at løsne og modificere cellevægsstrukturen, hvilket gør det muligt for cellen at absorbere vand og forstørre. Denne koordinerede handling er afgørende for effektiv og kontrolleret celleudvidelse.

Undersøgelsen afslørede også, at aktiviteten af ​​expansins og XET'er er reguleret af forskellige signaler og miljømæssige signaler. For eksempel stimulerer anvendelsen af ​​plantehormonet auxin ekspressionen af ​​expansin- og XET-gener, hvilket fører til øget celleudvidelse.

Denne forskning forbedrer vores forståelse af de molekylære mekanismer, der ligger til grund for celleudvidelse i planter, markant. Ved at belyse rollerne af udvidelser og XET'er og deres regulering baner resultaterne vejen for potentielle anvendelser inden for landbrug og gartneri. Manipulering af ekspansion og XET-aktivitet kan føre til udvikling af nye strategier til at forbedre afgrødevækst og -udbytte eller ændre egenskaberne af plantebaserede materialer, der anvendes i forskellige industrier.