Насіння огірків, які почали зростання на навколоземній орбіті, вказали на роль білка CsPIN1, який «відчуває» гравітацію і направляє дію гормонів росту.
Вже досить давно відомо, що рослини здатні «відчувати» напрямок дії сил тяжіння і відповідним чином розподіляти градієнт ауксинів – рослинних гормонів росту і розвитку. Але щоб краще зрозуміти, як ці процеси реалізуються на клітинному рівні, японські вчені дослідили ріст насіння огірка на борту МКС, в умовах мікрогравітації.
Хідеюкі Такахасі (Hideyuki Takahashi) і його колеги вибрали огірки, оскільки вони, як представники сімейства гарбузових (Cucurbitaceae), на ранніх стадіях розвитку формують особливі «гачки», розташовані між зростаючим корінням і стеблом. Вони дозволяють рослині закріплюватися в ґрунті і полегшують пробивання паростка через щільну насінну оболонку, а направлення їх зростання визначається саме гравітацією. Якщо насіння розміщується вірно (вертикально, потрібною стороною вгору), «гачки» ростуть горизонтально біля поверхні ґрунту. Якщо насіння лежить горизонтально, зростання «гачка» з верхнього боку пригнічується гравітацією. Ну а на МКС він росте в будь-якому випадку.
У новій роботі Такахасі і його співавтори використовували такі рослини, доставлені з МКС, вивчивши поведінку білка CsPIN1, активність якого регулюється гравітацією, і вперше показавши, що саме він може слугувати «передавальною ланкою» між гравітацією та гормональною реакцією рослини, яка проявляється і в напрямі зростання «гачків». Про це вчені пишуть у статті, опублікованій журналом Nature Microgravity.
Помістивши насіння огірків в спеціально розроблені контейнери, вчені знову відправили їх на орбіту. Одна група рослин розвивалася тут в звичайних умовах мікрогравітації, а друга – при не занадто швидкому центрифугуванні, яке імітувало слабку (1g) гравітацію. Експеримент тривав усього дві години, після чого насіння, що почало зростання, космонавти консервували в складному розчині на основі спирту і повертали на Землю.
Тут Такахасі з колегами порівняли стан тих і інших рослин, профарбувавши їх тканини на наявність CsPIN1 і з’ясувавши розташування цього білка в клітинах. Виявилося, що під дією гравітації CsPIN1 переміщається в перехідну зону між корінцем і гіпокотилем (проміжною зоною між корінням і стеблом). За словами вчених, це змушує клітини формувати транспортний канал, по якому гормони росту можуть переміщатися з однієї частини рослини в іншу і керувати його розвитком у відповідності з гравітацією.