根は、植物が土壌に身を固定し、水と栄養素を吸収し、これらの資源を植物の残りの部分に輸送するために不可欠です。根の成長は、新しい細胞が絶えず生成され、根系に追加されている根の先端で発生します。
Journal Current Biologyに掲載されたこの研究では、ケンブリッジ大学と英国のSainsbury Laboratoryの研究者は、リアルタイムで根細胞の成長の複雑な詳細を捉えるためにライブイメージング技術を使用しました。彼らは、植物生物学の研究で広く使用されている小さな顕花植物であるモデル植物シロイヌナズナのタリアナに焦点を当てました。
研究者は、根細胞の成長は非常に協調されており、明確に定義されたパターンに従うことを発見しました。各細胞分裂イベントの後に、急速な伸びの期間が続き、その間、細胞の長さは元のサイズの数倍に増加します。この伸長は、セルロースおよびその他の多糖類で構成されている細胞壁の膨張によって駆動されます。
最終長さに達した後、細胞は分化を受け、表皮細胞、皮質細胞、血管細胞などのさまざまな種類の細胞に特化しています。分化プロセスには、遺伝子発現の変化と二次細胞壁層の堆積が含まれます。
数学的モデリングを使用して、研究者は、ルート細胞成長サイクルの各ステップのタイミングを制御する根本的な分子メカニズムを明らかにしました。彼らは、細胞分裂から伸長への進行が植物ホルモンオーキシンを含む負のフィードバックループによって制御されることを発見しました。
細胞分裂中、成長促進ホルモンオーキシンが細胞に蓄積します。細胞が伸びると、オーキシンの濃度が減少し、最終的に細胞が伸びを引き起こし、分化に入るために細胞を引き起こすしきい値に達します。
この研究は、根細胞の成長と分化を促進する基本的なプロセスをより深く理解することを提供します。これらのプロセスの背後にある分子メカニズムを解読することにより、科学者は植物が環境の手がかりにどのように反応するかについての洞察を得ることができ、根系を異なる土壌条件に適応させることができます。この知識は農業に実際的な意味を持つ可能性があります。これは、挑戦的な環境での植物の成長と回復力を改善するための新しい戦略の開発につながる可能性があるためです。
