Кислород – весьма необходимый элемент, обеспечивающий существование всей жизни на Земле. Однако при производстве энергии в клетке образуется побочная форма кислорода, которая считается опасной. Эта форма является разрушительной для живых структур. Однако недавно российские учёные обнаружили, что данная разновидность кислорода весьма необходима елям – без неё не может происходить их размножение.
Размножение семенных растений происходит с помощью пыльцы и образующихся из неё семян. У покрытосеменных (цветковых) растений имеется цветок, в котором есть тычинки (где образуется пыльца) и пестики (где пыльца прорастает и даёт начало семенам). Высшей формой такого размножения являются раздельнополые растения: на мужских особях цветки только с тычинками, а на женских – с пестиками. Так достигается максимальное генетическое разнообразие потомства, а значит, у него больше шансов выжить. Своеобразной переходной стадией является ситуация, когда мужские и женские цветки расположены на одном и том же растении. У остальных покрытосеменных растений цветки обычно обоеполые – каждый из них имеет и тычинки, и пестики.
Однако у голосеменных растений, к которым относятся и хвойные, тоже есть приспособления для раздельнополого размножения. Это шишки, которые также бывают мужскими и женскими. Шишки являются видоизменёнными побегами и, в свою очередь, предшественниками цветков. Обычно мужские и женские шишки заметно различаются по размеру и внешнему виду.
Когда пыльцевое зерно попадает на нужное место, оно прорастает, образуя пыльцевую трубку. По ней мужские половые клетки двигаются и достигают яйцеклетки, с которой и сливаются. Так образуются семена. У покрытосеменных растений имеется и вторая мужская половая клетка, которая сливается со специальной клеткой в женском цветке, образуя эндосперм – запас питательных веществ для зародыша; поэтому такое оплодотворение именуют двойным. Кроме того, у покрытосеменных из нижней части цветка – завязи – развивается плод, окружающий семя и защищающий его от внешних воздействий.
Всё это изучают многочисленные поколения школьников, и уже давно. Современная же наука проникает в эти процессы гораздо глубже, достигая молекулярного уровня. В частности, в лабораторных условиях с применением стеллажей для выращивания растений было выяснено, что у цветковых растений для прорастания зерна важное значение имеют активные формы кислорода, частицы которого имеют нейтральный или отрицательный заряд. Такие формы кислорода содержатся, к примеру, в пероксидах и радикалах.
Поскольку такие разновидности кислорода слишком активны, что обусловлено наличием «лишнего» электрона, то в слишком больших количествах они могут стать разрушительным фактором для клетки: они уничтожают мембраны, молекулы ДНК и другие её компоненты. Но в небольших объёмах активный кислород производится самими клетками, которые используют его в качестве сигнального вещества.
Специалисты из МГУ и Медицинского университета имени Пирогова обнаружили, что у хвойных растений активный кислород выделяется пыльцевым зерном перед тем, как оно начинает прорастать. Потом в пыльцевой трубке образуется градиент веществ с активным кислородом – то есть их концентрация увеличивается по направлению к кончику. Выяснилось, что активный кислород в таком большом количестве необходим для прорастания пыльцевой трубки и движения её к яйцеклетке, а также для того, чтобы поддерживать отрицательный заряд клеточных мембран.
Исследователи обнаружили и белок, который контролирует процесс образования активного кислорода. Этот особый белок отвечает за проникновение электронов изнутри клетки наружу и движение активного кислорода в обоих направлениях. Расположен этот белок непосредственно в клеточной мембране. Оказалось, что если подавить этот белок, то пыльцевое зерно не сможет прорасти, а начавшая расти пыльцевая трубка останавливается; оплодотворение в этой ситуации становится невозможным.
В настоящее время исследования открытого процесса продолжаются. Как поясняют российские учёные, открытие позволит восстанавливать в нашей стране хвойные леса, выводить новые сорта и разновидности хвойных деревьев, создавать целые коллекции хвойных растений. Это очень важно, поскольку возможности для размножения у голосеменных растений совсем не такие, как у цветковых. В частности, большинство хвойных растений не может размножаться вегетативным путём – черенками или отводками. Их можно выращивать только из семян, что является делом довольно хлопотным. Изученный процесс оплодотворения, возможно, позволит улучшить и ускорить размножение хвойных растений.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
