Jak rośliny koordynują wzrost korzeni?
W projekcie ROOTFLOW (Dynamic cell coordination in the plant root) skupiono się na stabilnym podziale rosnących regionów korzeni roślin na strefy, a mianowicie na merystem, gdzie dochodzi do podziału komórkowego, oraz na strefie wydłużenia, w której następuje szybkie wydłużanie. Ten podział na strefy pozostaje stabilny nawet gdy komórki z członków merystemu zmieniają się w członków strefy wydłużenia. Celem projektu ROOTFLOW było odkrycie mechanizmów odpowiedzialnych za organizację tej uporządkowanej zmiany. Obrazowanie wysokorozdzielcze gatunku rośliny modelowej Arabidopsis thaliana ujawniło, że położenie, w którym komórki rozpoczynają szybkie wydłużanie, oscylowało ku końcówkom korzenia i z dala od nich. Zdarzenie to trwało około 90 minut, a odległość wyniosła około 50 μm. Ta oscylacja sugeruje istnienie pętli sprzężenia zwrotnego ujemnego, która służy do kontrolowania przejścia komórek od merystemu do strefy szybkiego wydłużania. Ponieważ korzeń zmienił położenie granicy między merystemem a strefą wydłużenia w reakcji na bodziec zarówno biotyczny, jak i abiotyczny, odkrycie to przyniesie korzyści naukowcom usiłującym zoptymalizować zachowanie korzeni. Technika eksperymentalna badania szybkiego wydłużenia u roślin obejmowała pocięcie strefy wzrostu łodygi siewki w 3 mm sekcje, a następnie zanurzenie ich w specjalnym roztworze. Łodygi poddano obrazowaniu w promieniowaniu podczerwonym we wcześniej ustalonych odstępach czasu, a zmiany we wzroście określono na podstawie uzyskanych obrazów. Badacze przyjrzeli się także metodom obrazowania struktury ściany komórkowej szybko wydłużających się komórek korzenia. Ujawniły one makromolekularne komponenty, takie jak celuloza, pektyna i hemiceluloza. Ponieważ struktury te są złożone i trudne do zbadania ilościowo, zespół opracował narzędzie analityczne to kwantyfikacji różnych atrybutów tekstury obrazów. Narzędzie to pozwoliło na przeanalizowanie struktur wszelkiego rodzaju i skali, począwszy od tkanin po pozakomórkową macierz komórek zwierzęcych. Działania projektu ROOTFLOW pozwolą lepiej zrozumieć reakcje korzeni na stres i umożliwią agronomom ulepszenie odmian roślin uprawnych lepiej przystosowanych do warunków stresu środowiskowego.
