Как растения защищаются от патогенных микроорганизмов? Это сложная головоломка, новую часть которой решила команда биологов из Амстердамского университета. Команда под руководством Гарролда ван ден Бурга обнаружила, что, хотя водяные поры (гидатоды) в листьях обеспечивают вход для бактерий, они также являются активной частью защиты от этих захватчиков. Исследование команды теперь опубликовано в журнале Current Biology.
Тот, кто привык обильно поливать растения, может знать это явление: маленькие капельки растительного сока, которые иногда появляются на краю листьев, особенно в ночное время. Когда растения поглощают через свои корни больше воды, чем теряют при испарении, они могут использовать свои водные поры на краях листьев для высвобождения лишней воды. Поры буквально предотвращают слишком высокое давление корневой воды. Это важный механизм, но в то же время рискованный. Патогенные микроорганизмы могут проникать в вены растения через эти капли сока и заселять водные поры.
Поэтому биологи долгое время задавались вопросом: как растения защищаются от этой широко открытой точки входа? Являются ли эти водяные поры, гидатоды беззащитными железами, через которые проникают вредоносные вредители? Или они эволюционировали таким образом, что стали частью линии защиты растений от патогенов?
Линия защиты
Группа исследователей из Сваммердамского института наук о жизни Амстердамского университета нашла доказательства того, что дело обстоит именно так. В журнале Current Biology, они описывают свои эксперименты с модельным растением арабидопсис и двумя видами вредных бактерии. Арабидопсис, или кресс-салат, относится ко всем видам капусты и другим съедобным растениям. растений в семействе крестоцветных. Биологи обнаружили, что водяные поры являются частью как первой, так и второй линии защиты растения от бактерий. Другими словами, они участвуют как в оперативном первоначальном реагировании, так и в последующих действиях против захватчиков.
Гаррольд ван ден Бург, возглавлявший группу исследователей, объясняет: «Для этого исследования мы использовали мутантов арабидопсиса с дефицитом их иммунная система это сделало их более восприимчивыми к заражению бактериями Xanthomonas campestris и Pseudomonas syringae. Мы выбрали эти бактерии, потому что они вызывают печально известные проблемы в сельском хозяйстве. Здесь их использовали, чтобы помочь распутать иммунную систему растений.
«Нам удалось установить, что два белковых комплекса (для интересующихся: BAK1 и EDS1-PAD4-ADR1) препятствуют размножению бактерий в порах воды. Те же самые иммунные реакции также предотвращают дальнейшее проникновение этих бактерий внутрь растения. Кроме того, мы обнаружили, что когда возникает эта первая линия защиты, водные поры производят сигнал, который заставляет растение вырабатывать гормоны, подавляющие дальнейшее распространение вторгшихся бактерий по сосудистой системе».
Сделать сельскохозяйственные культуры более устойчивыми
Таким образом, команда дает важное фундаментальное представление о том, как эти естественные точки входа для бактерий развились и защищены иммунной системой растения. В долгосрочной перспективе это может помочь сделать сельскохозяйственные культуры более устойчивыми к бактериальным заболеваниям.
Ван ден Бург отмечает: «Пока мы продолжим это направление исследований. Например, теперь мы знаем, какие белковые комплексы участвуют в предотвращении размножения бактерий в порах воды, но не знаем, как это происходит. Например, регулируют ли они выработку антимикробных веществ в гидатодах, подавляющих рост бактерий? Было бы интересно узнать. Чем лучше мы это понимаем, тем ближе мы подходим к практическому применению для лучшей защиты сельскохозяйственные культуры".