Ny indsigt i, hvordan et enzym sikrer den korrekte vækst af pollenrør i blomstrende planter, er blevet offentliggjort i dag i det åbne tidsskrift eLife.
Undersøgelsen afslører en uventet rolle af KATANIN i at moderere de mekaniske egenskaber af papillacellevæggen i Arabidopsis thaliana (A. thaliana), og derved forhindre forstyrret pollenrørvækst og tillade røret at finde sin rigtige vej til det underliggende. kvindelige plantevæv. Disse resultater tyder på, at KATANIN sandsynligvis har spillet en stor rolle i succesen med blomstrende planter på jorden mere bredt.
Frø produceres i blomstrende planter, når mandlige og kvindelige kønsceller kaldet kønsceller smelter sammen. Mandlige kønsceller er indeholdt i pollenkornet, mens kvindelige kønsceller findes i æggene, som er indlejret i et kvindeligt reproduktionsorgan kaldet pistillen. For at opnå en vellykket frøproduktion skal pollenkorn mødes med overfladen af pistillen, som er sammensat af et lag af aflange celler kaldet papiller. Når et pollenkorn lander på en papille, rehydrerer det og producerer derefter et rør, der vil føre de mandlige kønsceller mod æggene.
Pollenrør vokser først inden for papillacellevæggen og udøver et fysisk pres på cellen. Efter at have krydset papillalaget vokser de derefter i det intercellulære rum af underliggende væv. Pistillen producerer derefter forbindelser, der leder pollenrøret til æggene, hvor det når de kvindelige kønsceller. Men hvordan røret orienterer sig, når det kommer ud af pollen ved papillaoverfladen, er stadig ukendt.
"Det er slående, at uanset hvilken position blomsten og dermed pistillen har på stilken, vokser pollenrøret til bunden af papillen i retning mod æggene. Vi ønskede at udforske de mekanismer, der tillader for denne korrekte orientering af pollenrør på papillacellerne," siger hovedforfatter Lucie Riglet, som var ph.d.-studerende i seniorforfatter Thierry Gaudes laboratorium ved Laboratory of Plant Reproduction and Development, ENS Lyon, Frankrig, på det tidspunkt, hvor undersøgelsen blev udført. udført, og er nu postdoc-forsker ved Sainsbury Laboratory, University of Cambridge, UK.
Mekaniske kræfter er kendt for at spille en stor rolle i plantecelleformen ved at kontrollere orienteringen af kortikale mikrotubuli, som igen medierer aflejringen af cellulosemikrofibriller. Til deres undersøgelse kombinerede Riglet og hendes team billeddannelse, genetiske og kemiske tilgange for at vise, at enzymet KATANIN, som skærer mikrotubuli, også virker på cellulosemikrofibrillers orientering og giver mekaniske egenskaber til papillacellevæggen, der muliggør korrekt orientering af pollenrøret.
"Ved at tvinge pollenrørene til at tage den rigtige retning fra deres tidlige steder i papillen, har KATANIN sandsynligvis spillet en stor rolle i blomstrende planters succes på jorden ved at fremme befrugtning," forklarer seniorforfatter Thierry Gaude, Gruppeleder ved Laboratory of Plant Reproduction and Development, ENS Lyon. "Da KATANIN findes i de fleste organismer, inklusive mennesker, er det muligt, at enzymet spiller en rolle i reguleringen af mekaniske egenskaber i andre processer - men dette er et fascinerende spørgsmål, der mangler at blive udforsket."
