Under jorden är tillväxten av rotceller en anmärkningsvärt dynamisk process som involverar kontinuerliga cykler av celldelning, förlängning och differentiering, enligt en ny studie. Denna dynamiska tillväxt drivs av komplexa molekylära mekanismer som styr tidpunkten för varje steg i processen, vilket gör att växter kan anpassa sina rotsystem till olika miljöförhållanden.

Rötter är nödvändiga för att växter ska förankra sig i jorden, absorbera vatten och näringsämnen och transportera dessa resurser till resten av växten. Tillväxten av rötter sker vid rotspetsarna, där nya celler ständigt produceras och tillförs rotsystemet.

I studien, publicerad i tidskriften Current Biology, använde forskare från University of Cambridge och Sainsbury Laboratory i Storbritannien live-imaging tekniker för att fånga de intrikata detaljerna av rotcellstillväxt i realtid. De fokuserade på modellväxten Arabidopsis thaliana, en liten blommande växt som används flitigt i växtbiologisk forskning.

Forskarna fann att tillväxten av rotceller är mycket koordinerad och följer ett väldefinierat mönster. Varje celldelningshändelse följs av en period av snabb förlängning, under vilken cellen ökar i längd med flera gånger sin ursprungliga storlek. Denna förlängning drivs av expansionen av cellväggen, som består av cellulosa och andra polysackarider.

Efter att ha nått sin slutliga längd genomgår cellerna differentiering och specialiserar sig på olika typer av celler, såsom epidermala celler, cortexceller och vaskulära celler. Differentieringsprocessen involverar förändringar i genuttryck och avsättning av sekundära cellväggslager.

Med hjälp av matematisk modellering avslöjade forskarna de underliggande molekylära mekanismerna som styr tidpunkten för varje steg i rotcellstillväxtcykeln. De fann att progressionen från celldelning till förlängning styrs av en negativ återkopplingsslinga som involverar växthormonet auxin.

Under celldelningen ackumuleras det tillväxtfrämjande hormonet auxin i cellen. När cellen förlängs, minskar koncentrationen av auxin och når så småningom en tröskel som utlöser cellen att lämna förlängning och gå in i differentiering.

Denna forskning ger en djupare förståelse för de grundläggande processer som driver rotcellstillväxt och differentiering. Genom att dechiffrera de molekylära mekanismerna bakom dessa processer kan forskare få insikter i hur växter reagerar på miljösignaler och anpassa sina rotsystem till olika markförhållanden. Denna kunskap kan få praktiska konsekvenser för jordbruket, eftersom det kan leda till utvecklingen av nya strategier för att förbättra växternas tillväxt och motståndskraft i utmanande miljöer.