Překvapivý objev: Rostliny tvoří květy a stonky dříve, než se myslelo, díky 18 klíčovým buněčným skupinám

Vědci vytvořili dosud nejpodrobnější mapu, která ukazuje, jak se kmenové buňky v rostoucím vrcholu rostliny začínají vyvíjet v různé typy buněk, jež tvoří květy a stonky.

Vědci vytvořili dosud nejpodrobnější mapu, která ukazuje, jak se kmenové buňky v rostoucím vrcholu rostliny začínají vyvíjet v různé typy buněk, jež tvoří květy a stonky. Identifikovali 18 odlišných shluků buněčných typů v květním meristému, což je specializované pletivo na špičce kvetoucího výhonku, které generuje nadzemní orgány rostliny.

Mezi nově identifikovanými buněčnými skupinami jsou prekurzory rostlinné kůry (pletivo, které pomáhá rostlině v opoře a ukládání živin) a cévních pletiv, včetně lýka, dřeva a kambia. Tento objev naznačuje, že formování pletiv začíná v meristému mnohem dříve, než se dříve předpokládalo, přičemž se odlišné skupiny buněk rozcházejí již během tvorby primordií.

Výzkum, publikovaný v časopise Science Advances, byl veden ve spolupráci výzkumných skupin Henrika Jönssona, Elliota Meyerowitze a Jamese Locka z Sainsbury Laboratory Cambridge University. Poskytuje nové poznatky o tom, jak květní meristém generuje pozoruhodnou rozmanitost buněčných typů, které tvoří nadzemní orgány rostliny. Na rozdíl od živočichů rostliny po celý život neustále produkují nové orgány, což závisí na populacích kmenových buněk udržovaných ve specializovaných pletivech zvaných meristémy.

Pro detailní sledování těchto vývojových drah v modelové rostlině Arabidopsis thaliana použili vědci relativně novou techniku zvanou sekvenování RNA z jednotlivých jader (snRNA-seq). Studie změřila expresi 19 491 genů v 10 025 jednotlivých jádrech izolovaných z jemně disekovaného meristematického pletiva. Analýzou aktivity genů v tisících jednotlivých jader izolovaných z květních meristémů dokázal hlavní autor Dr. Sebastián Moreno-Ramírez propojit kmenové buňky s jejich nejranějšími stavy diferenciace. Tyto trajektorie odhalily genové expresní programy spojené s tvorbou raných květních orgánů a cévních buněčných typů.

„Chtěli jsme pochopit, jak relativně malá populace kmenových buněk může neustále generovat mnoho různých buněčných typů potřebných k vybudování rostliny,“ uvedl Dr. Moreno-Ramírez. „Pohledem na genovou expresi jader jsme byli schopni odvodit vývojové trajektorie pomocí nástrojů pro analýzu velkých dat a pokročilého softwaru pro rekonstrukci vývojových drah.“ Tato data představují cenný zdroj pro budoucí studie zkoumající, jak kmenové buňky generují rozmanitá pletiva, která utvářejí rostlinnou formu. Pochopení těchto přechodů je zásadní pro odhalení regulačních sítí, které kontrolují architekturu rostlin a tvorbu orgánů.