Миниатюрность ряски не связана с утратой отдельных органов

Рясковые — это свободно плавающие на поверхности воды растения семейства Ароидные. Они являются самыми мелкими цветковыми растениями. В семейство входят и крупные травянистые растения — например, листья алоказии крупнокорневищной (Alocasia macrorrhizos) могут достигать двух метров в длину. Размеры ряски же составляют всего несколько миллиметров. Ученые из Ноттингемского университета проанализировали транскриптом ряски и показали, что несмотря на миниатюрность, она сохраняет тот же план строения, что и ее крупные родственники.

План строения типичного покрытосеменного растения включает корни и побеги, а побег состоит из стебля и листьев. У ряски нет выраженного разграничения между стеблем и листьями. Ее слоевище (его также называют листецом) ранее интерпретировали как видоизмененный лист, уплощенный стебель или орган гибридной природы. Чтобы подробно исследовать морфологию слоевища ряски, ученые воспользовались конфокальной микроскопией. Они установили, что каждое слоевище содержит центральную область («узел»), от которой при почковании отделяются два дочерних слоевища. Их зачатки образуются в так называемых кармашках, которые расположены между основной частью и нижней листовидной структурой, сросшейся с тяжем клеток — ее назвали «нижней стенкой». Сами дочерние слоевища сидят на ножках, которые соединены с узлом через уже упомянутый клеточный тяж. 

Морфологическое строение ряски: узел (node), от которого отходят тяж (tract) и корень (root). Между нижней стенкой, сросшейся с тяжем, и базальной частью слоевища располагается кармашек почкования, где образуются зачатки дочерних растений.
Credit:
Current Biology, 2026. DOI: 10.1016/j.cub.2026.09.035 |CC BY

Однако визуальной 3D-реконструкции оказалось недостаточно, и чтобы определить природу тканей ряски, авторы применили метод сравнительной транскриптомики. Они выбрали два вида ряски (Lemna minor и Spirodela polyrhiza) и два других вида Ароидных — пистию (Pistia stratiotes) и таро (Colocasia esculenta), геномы которых хорошо изучены. 

Ряску разделили на апикальную и базальную части слоевища, центральную зону с узлом и тяжем, а также нижнюю стенку. Для более крупных растений ученые выделили апикальную и базальную части листа, черешок, стебли и столон, соединяющий две колонии пистии (либо листовое влагалище у таро). Транскриптомный анализ показал, что каждая из областей обладала уникальным профилем экспрессии у всех растений, причем апикальные и базальные сегменты ряски тесно кластеризовались с соответствующими участками листьев пистии и таро. 

Затем авторы определили ортологичные гены этих видов — всего в анализ включили 6 156 ортологов типа «один к одному». Методом иерархической кластеризации они дополнительно подтвердили сходство органов на транскриптомном уровне. Кроме того, ученые проанализировали степень тканеспецифичности разных генов. 

Затем авторы проанализировали характер деления клеток в отдельных слоевищах колонии ряски. Они пришли к выводу, что он сходен с таковым в листьях однодольных растений. 

Более подробная 3D-визуализация узла ряски при окрашивании фуксином и аурамином О — эти красители позволяют выявить лигнин и липофильные компоненты — показала, что от корня к дочерним слоевищам протягивается сетчатая структура. Авторы сообщают, что ранее она не была описана, и предполагают, что она соответствует сильно укороченному стеблю. 

Исследователи заключают: несмотря на миниатюрность, ряска обладает тем же планом строения, что и типичные покрытосеменные. Сетчатая структура в зоне узла соответствует стеблю, а апикальная и базальная части слоевища — областям листовой пластинки. Иными словами, миниатюризация ряски произошла не за счет утраты отдельных органов, как это бывает у других видов, а путем их крайней компактизации и частичного срастания.

У венериной мухоловки нашли механосенсор для восприятия прикосновений насекомых