Grönsak, frukt, eller spannmål – majoriteten av vår mat härrör från växtförökning. Forskare vid UZH har nu upptäckt nyckeln till hur växter reglerar pollentillväxt och fröbildning. Förutom fröbildning, kunskap om dessa signalvägar kan användas för att påverka växternas tillväxt eller deras försvar mot skadedjur.

Cirka 80 till 85 procent av vårt kaloribehov täcks av frön, antingen direkt som livsmedel eller indirekt genom användning som foder. Frön är resultatet av växternas reproduktion. Under blomningsperioden, de manliga och kvinnliga vävnaderna interagerar med varandra på ett antal sätt. När pollen landar på blommans stigma, det gror och bildar ett pollenrör, som sedan snabbt växer mot växtens äggstock. När den väl hittar en ägglossning, pollenröret spricker för att frigöra spermier, som befruktar ägglossningen och sätter igång fröbildning.

Pollenröret interagerar med kvinnlig växtvävnad

Leds av Ueli Grossniklaus, professor vid institutionen för växt- och mikrobiologisk biologi vid universitetet i Zürich, ett internationellt forskarlag har nu visat hur pollenröret interagerar med, och svarar på, kvinnlig växtvävnad. Pollenröret gör det genom att utsöndra extracellulära signaler (RALF-peptider) som det använder för att utforska sin cellulära miljö och reglera dess tillväxt. Två receptorer på cellens yta gör att den kan uppfatta de utsöndrade signalerna och överföra dem till insidan av cellen.

Intracellulära signaler reglerar tillväxten

Arbetar tillsammans med teamen av Christoph Ringli från UZH och Jorge Muschietti från University of Buenos Aires, teamet runt Grossniklaus kunde fastställa att ytterligare proteiner måste vara aktiva för att pollenröret ska känna igen signalerna – LRX-proteiner. Dessa proteiner identifierades vid UZH för 15 år sedan av Beat Keller och hans forskargrupp, men deras funktion hade tidigare inte varit tydlig. LRX-proteiner är lokaliserade i cellväggen som omger växtceller, där signalerna kan docka. "Vi misstänker att pollenröret utforskar förändringar i cellväggen genom att skicka ut signaler och svara därefter, till exempel genom att anpassa sin tillväxt, " säger Ueli Grossniklaus. Det är sällsynt att växter producerar och uppfattar signaler med samma celler. Forskarna misstänker att detta tillåter pollenröret, som växer extremt snabbt, att snabbare reagera på förändringar i sin omgivning snarare än att vara beroende av signaler från andra närliggande celler.

Molekylära insikter öppnar upp ett stort antal potentiella tillämpningar

De signalvägar som beskrivits av forskarna är involverade i många andra grundläggande processer, och kunskap om hur de fungerar öppnar upp för många möjliga tillämpningar för växtförädling. "Genom att bättre förstå hur dessa proteiner fungerar, vi kan inte bara påverka pollinering och fröbildning, men också utveckling och tillväxt av växter eller deras försvar mot skadedjur, avslutar Ueli Grossniklaus.