Ученые МГУ доказали, что опасные активные формы кислорода, которые часто рассматриваются как побочный продукт производства энергии в клетке, необходимы хвойным растениям для полового размножения. Результаты исследования опубликованы в журнале Plant Reproduction. Пресс-релиз статьи имеется в распоряжении «Ленты.ру».
Шишки хвойных раздельнополы, причем мужские шишки относительно мелкие и образуют пыльцу, которая разносится ветром, а женские — крупные, в них образуются яйцеклетки. Достигая женских шишек, пыльцевые зерна прилипают на специальную жидкость (у сосны и ели) или клейкие волоски (у псевдотсуги). Затем пыльцевое зерно начинает прорастать, образуя пыльцевую трубку, по которой мужские половые клетки достигают яйцеклетки, чтобы оплодотворить ее.
Фото: Мария Брейгина / МГУ
Известно, что у покрытосеменных ключевую роль в прорастании пальцевого зерна играют активные формы кислорода (АФК), которые образуются как побочный продукт фотосинтеза и дыхания и могут повреждать мембраны, ДНК и другие компоненты клетки. В клетках АФК могут использоваться и как сигналы, способствующие активации определенных процессов.
Физиологи растений МГУ обнаружили, что пыльцевое зерно выделяет пероксид водорода и супероксид перед прорастанием. В результате в пыльцевой трубке образуется градиент пероксида водорода, концентрация которого возрастает по направлению к кончику. Оказалось, что этот градиент необходим трубке для роста к яйцеклетке, а также для поддержания мембранного потенциала.
Также найден белок, который управляет этим процессом. Им оказалась НАДФH-оксидаза, расположенная в мембране клеток и отвечающая за перенос электронов из клетки и образование супероксида на наружной стороне. Последний превращается в перекись, которая входит обратно в клетку. Пероксид водорода распределяется в пыльцевой трубке по градиенту. Показано, что при подавлении НАДФH-оксидазы пыльцевое зерно не может прорастать и оплодотворение становится невозможным.