У цветочных лепестков бугрится верхний слой кожи

Еще 75 лет назад ученые обнаружили, что лепестки цветковых растений покрыты крошечными неровностями – бугорками. И все это время оставалось непонятным, как же формируются эти структуры и каков их химический состав. Группа французских и американских ученых вместе с доктором Юнхуа Ли-Бейсон (Yonghua Li-Beisson) из Мичиганского университета наконец-то разгадали загадку: получив мутантные растения Arabidopsis thaliana с абсолютно гладкой поверхностью цветков, они сравнили работу их генов с работой генов вполне нормальных растений.

«Мы увидели, что бугорки формируют утолщения кутина, слоя, покрывающего эпидермис, а ответственны за этот процесс, по всей видимости, два гена: GPAT16 и CYP77A6», -- пишут в своей работе авторы.

Где находятся бугорки

Все содержимое растительной клетки закутано множеством слоев – они защищают «внутренности» клетки от попадания опасных микроорганизмов и от потери воды. Первый слой, покрывающий мембрану, – клеточная стенка. В основном она состоит из целлюлозы, белков и липидов. А снаружи эту стенку выстилает слой кутикулы, в состав которой входит вещество под названием кутин. Вот здесь-то, на поверхности кутикулы лепестков цветковых растений, и находятся те самые бугорки. Их размеры могут варьироваться у разных видов от нескольких сотен нанометров до нескольких микрометров. У некоторых растений такие бугорки образуются не только на поверхности лепестков, но покрывают листья и плоды.

Приятная прогулка

Что касается функции этих необычных структур, то тут специалисты выдвигали множество версий. Вообще-то, говорили одни ученые, эти замечательные бугорки придуманы природой с одной целою – привлечь насекомых-опылителей и сделать их пребывание на цветке максимально приятным и комфортным. Ведь по неровной поверхности лепестков насекомым особенно удобно прогуливаться. Или, например, между бугорков могут задерживаться капли воды, ярко переливаясь на солнце и тем самым тоже привлекая потенциальных опылителей. Другие ученые считали, что бугорки создают особые тактильные ощущения у насекомых, чем помогают им распознавать определенные виды растений.

Мутанты помогают решить загадку

Правда, как говорит доктор Ли-Бейссон, несмотря на то множество и разнообразие гипотез о функции бугорков, об их химическом строении и механизме их формирования до настоящего момента ничего не было известно. Биологи все это время мучились загадкой, образован ли этот слой бугорков выростами кутикулы или складками более глубоколежащих слоев клеточной стенки.

Эту загадку доктор Ли-Бейссон вместе со своими коллегами решила очень оригинальным способом: ученые получили два мутанта модельного вида Arabidopsis thaliana, у которых вообще отсутствовали бугорки на лепестках. Обнаружилось, что эти мутанты отличались значительно меньшим содержанием кутина. Затем ученые провели анализ экспрессии генов, запускающих синтез кутина уже у нормальных растений, имеющих бугорки.

«Наши результаты показали, что своеобразное неровное строение поверхности цветков связано именно с кутином. Синтез этого вещества происходит при помощи работы двух генов, один из которых (CYP77F6) связан еще и с работой цитохрома P450», -- пишут авторы исследования.

Теперь ученым предстоит ответить еще на множество вопросов, в том числе и окончательно выяснить, зачем же все-таки нужны бугорки растениям.

Пока же об исследованиях доктора Ли-Бейсон и ее коллег можно прочитать в последнем номере журнала PLoS One.