Ученые разобрались, как форма листьев травы позволяет ей быстро отрастать
Команда Центра Джона Иннеса в сотрудничестве с Корнельским университетом, Калифорнийским университетом в Беркли и Эдинбургским университетом разрешили загадку того, как форма листиков травы позволяет ей так быстро отрастать заново после покоса или выпаса скота. Ученые применили в работе новейшие компьютерные модели и генетические методы развития.
Ранее дискуссия развернулась относительно основных сельскохозяйственных культур — пшеницы, риса и кукурузы, потому что они принадлежат к семейству трав с одним и тем же типом листьев.
Один из соавторов работы, профессор Энрико Коэн, отметил: «Формулируя и проверяя различные модели эволюции и развития листа травы, мы показали, что текущие теории, вероятно, неверны, и что отвергнутая идея, предложенная в XIX веке, гораздо ближе к истине».
Цветковые растения можно разделить на однодольные и эвдикоты. У однодольных, к которым относится семейство трав, листья, окружающие стебель у основания, имеют параллельные жилки. Эвдикоты, к которым относятся капуста, бобовые и наиболее распространенные садовые кустарники и деревья, имеют листья, которые удерживаются стеблями, называемыми черешками, и обычно имеют широкие пластинки с сетчатыми прожилками.
У злаков основание листа образует трубчатую структуру. Оно позволяет растению расти вверх, удерживая его верхушку близко к земле, защищая его от лезвий газонокосилок или резцов травоядных.
В XIX веке ботаники предположили, что основание у травы эквивалентно черешку листьев эвдикота. Но это мнение было оспорено в XX веке, когда ботаники заявили, что черешки имеют параллельные жилки, похожие на лист травы, и пришли к выводу, что весь лист травы за исключением крошечной области на его кончике произошел от черешка.
Используя последние достижения в области компьютерного моделирования и генетики развития, команда вновь обратилась к проблеме развития травы. Она смоделировала различные гипотезы о том, как растут листья травы, и сравнила предсказания каждой модели с результатами экспериментов. К своему удивлению, они обнаружили, что модель, основанная на идее об эквивалентности основания травы и черешков, получила гораздо большую поддержку, чем более современная точка зрения.
Исследование показывает, как простая модуляция правил роста, основанная на общем образце активности генов, может привести к удивительному разнообразию форм листьев.
Работа «Эволюция травяного листа путем удлинения зачатка и ремоделирования черешков-пластинок» опубликована в журнале Science.
