Все растительные клетки могут реагировать на прикосновение или травму. Плотоядная венерианская мухоловка (Dionaea muscipula) имеет для этой цели очень чувствительные органы: сенсорные волоски, которые регистрируют даже самые слабые механические раздражители, усиливают их и преобразуют в электрические сигналы, которые затем быстро распространяются по растительной ткани.

Исследователи из Университета Юлиуса-Максимилиана (Jmu) Вюрцбурга в Баварии, Германия, выделили отдельные сенсорные волоски и проанализировали генофонд, который активен в ловле насекомых. "В ходе этого процесса мы впервые обнаружили гены, которые, по-видимому, служат во всем растительном царстве для преобразования локальных механических стимулов в системные сигналы", - говорит исследователь растений JMU профессор Райнер Хедрих.

Это хорошо, потому что до сих пор о механорецепторах растений практически ничего не было известно. Группа компаний hedrich представлены результаты в открытом доступе журнале PLOS биологии.

Сенсорные волоски

Шарнирная ловушка Дионеи состоит из двух половинок, каждая из которых несет по три сенсорных волоска. Когда волос согнут на ощупь, у его основания возникает электрический сигнал, потенциал действия. У основания волоса находятся клетки, в которых ионные каналы разрываются из-за растяжения их оболочечной мембраны и становятся электропроводными. Верхняя часть сенсорного волоса действует как рычаг, усиливающий раздражение, вызванное даже самой легкой добычей.

Эти микро-силовые сенсоры, таким образом, преобразуют механический стимул в электрический сигнал, который распространяется от волоса по всей ловушке лоскута. После двух потенциалов действия ловушка захлопывается. Основываясь на количестве потенциалов действия, вызванных хищным животным во время его попыток освободиться, плотоядное растение оценивает, достаточно ли велика добыча—стоит ли приводить в движение сложное пищеварение.

От генов к функции сенсорного датчика

Чтобы исследовать молекулярную основу этой уникальной функции, команда Хедриха "собрала" около 1000 сенсорных волосков. Вместе с профессором биоинформатики JMU Йоргом Шульцем они решили идентифицировать гены в волосах.

"В процессе мы заметили, что отпечатки генов, активных в волосах, отличаются от отпечатков других типов клеток в ловушке", - говорит Шульц. Как механический стимул преобразуется в электричество? "Чтобы ответить на этот вопрос, мы сосредоточились на ионных каналах, которые экспрессируются в сенсорных волосах или находятся исключительно там", - говорит Хедрих.

В поисках дальнейших ионных каналов

Сенсорно-волосы-специфического калиевого канала KDM1 выделялся. Недавно разработанные электрофизиологические методы показали, что без этого канала электрическая возбудимость сенсорных волосков теряется, то есть они больше не могут возбуждать потенциалы действия. "Теперь нам нужно определить и охарактеризовать ионные каналы, которые играют важную роль на ранних стадиях потенциала действия", - сказал Хедрих.

ИСТОЧНИК