Ученые создали первый подробный атлас экспрессии генов растения Arabidopsis thaliana, также известного как резуховидка Таля, на протяжении всего его жизненного цикла — от семени до взрослого растения. Для этого команда изучила более 400 тысяч клеток. Работа показала большое разнообразие типов и состояний клеток, выявила генетические особенности разных тканей и пролила свет на сложные процессы, такие как рост и гормональная регуляция. Результаты помогают лучше понять, как развиваются разные типы растительных клеток и как растения реагируют на окружающую среду. Исследование опубликовано в журнале Nature Plants.
Arabidopsis thaliana, или резуховидка Таля, — это небольшой цветущий сорняк, который используется как модельное растение в научных исследованиях, помогая понять основные процессы жизни растений. Благодаря Arabidopsis thaliana ученые выяснили, как растения реагируют на свет, какие гормоны регулируют их рост и развитие, а также почему у разных растений корни могут отличаться по форме и размеру. Несмотря на это, многие особенности его жизненного цикла еще остаются неизвестными, что стимулирует дальнейшие исследования.
Исследователи создали первый подробный генетический атлас растения Arabidopsis thaliana, охватывающий весь его жизненный цикл — от семени до зрелого растения. Они изучили более 400 тысяч клеток, чтобы определить, какие гены активны в разных типах клеток на различных этапах развития. В работе ученые использовали два метода: секвенирование РНК ядер отдельных клеток (single-nucleus RNA sequencing) и пространственную транскриптомику. Эти методы позволили получить информацию об экспрессии генов в отдельных клетках с учетом их расположения в тканях растения.
Команда исследовала 10 ключевых этапов развития резуховидки — от прорастания семян до цветения. Результаты показали большое разнообразие клеточных типов и состояний, в том числе активность генов, отвечающих за рост и развитие органов. Ученые также обнаружили ранее неизвестные гены, которые играют важную роль в образовании семенных коробочек.
Благодаря этому атласу стало возможным проследить процессы в растении — как меняется экспрессия генов в ответ на развитие, гормональные сигналы и внешние воздействия. Команда обнаружила, как меняется активность генов, которые контролируют производство различных веществ и темпы роста. Кроме того, на примере детального анализа апикального крючка — части растения, которая обеспечивает правильное направление роста — ученые выяснили, что у расположенных там клеток есть переходные состояния. Эти состояния связаны с развитием растения и влиянием гормонов, что показывает, насколько сложен процесс изменения формы у растений.
«Это исследование станет мощным инструментом для выдвижения гипотез во всей области биологии растений. Наше простое в использовании веб-приложение делает этот атлас жизненных циклов доступным для сообщества специалистов по растениеводству. Для этого нужно просто перейти на наш сайт. Мы с нетерпением ждем результатов многочисленных геномных исследований отдельных клеток, которые теперь станут возможны», — отметил Трэвис Ли из Института биологических исследований Солка.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
