Доказано, что водные поры в листьях являются частью системы защиты растений от патогенов

Как растения защищаются от патогенов? Это сложная загадка, которую группа биологов из Амстердамского университета решила по-новому. Команда под руководством Харрольда ван ден Бурга обнаружила, что водные поры (гидатоды) в листьях, являясь воротами для бактерий, в то же время являются активной частью защиты от этих захватчиков. Исследование команды было опубликовано в журнале Current Biology.

Тот, кто привык поливать растения большим количеством воды, может быть знаком с этим явлением: крошечные капельки сока растений, которые иногда появляются на краю листьев, особенно ночью. Когда растения поглощают через корни больше воды, чем теряют при испарении, они могут использовать водные поры по краям листьев для высвобождения избытка воды. Поры буквально предотвращают слишком сильное давление воды на корни. Это важный, но и рискованный механизм. Через эти капельки сока патогенные микроорганизмы могут проникнуть в вены растения и заразить водные поры.

Поэтому биологи давно задаются вопросом: Как растения защищаются от такого открытого проникновения? Являются ли эти водные поры, гидатоды, беззащитными железами, обеспечивающими достаточное проникновение вредных вредителей? Или они эволюционировали, чтобы стать частью линии защиты растений от патогенов?

Группа исследователей из Сваммердамского института естественных наук при Амстердамском университете установила, что это именно так. В журнале Current Biology они описали свои эксперименты с модельным растением арабидопсис и двумя видами вредных бактерий. Арабидопсис, или водяной кресс, относится ко всем видам капусты и других съедобных растений семейства Brassicaceae. Биологи обнаружили, что водные поры являются частью как первой, так и второй линии защиты растений от бактерий. Другими словами, они участвуют как в быстрой первоначальной реакции, так и в последующих действиях против захватчиков.

Харрольд ван ден Бург, возглавлявший исследовательскую группу, поясняет: «В этом исследовании мы использовали мутанты Arabidopsis с иммунодефицитом, который делает их более восприимчивыми к инфекции Xanthomonas campestris и Pseudomonas syringae. Мы выбрали эти бактерии, потому что они вызывают известные проблемы в сельском хозяйстве. Здесь они используются для ослабления иммунной системы растений».

Ученым удалось выяснить, что два белковых комплекса (для интересующихся: BAK1 и EDS1-PAD4-ADR1) препятствуют размножению бактерий в водных порах. Эти же иммунные реакции препятствуют дальнейшему проникновению этих бактерий вглубь растения. Кроме того, обнаружено, что когда возникает эта первая линия обороны, водные поры дают сигнал, заставляющий растение начать вырабатывать гормоны, которые предотвращают дальнейшее распространение бактерий-захватчиков по сосудистой системе.

Таким образом, команда дает важные базовые представления о том, как развивались эти естественные точки входа для бактерий и как иммунная система растений защищает их. В долгосрочной перспективе это может помочь повысить устойчивость сельскохозяйственных культур к бактериальным заболеваниям.

Ван ден Бург отмечает: «Тем временем мы продолжим эти исследования. На данный момент, например, мы знаем, какие белковые комплексы участвуют в предотвращении размножения бактерий в порах воды, но мы не знаем, как это происходит. Например, регулируют ли они производство антимикробных веществ в гидатодах, которые подавляют рост бактерий? Было бы интересно это выяснить. Чем лучше мы это поймем, тем ближе мы будем к практическому применению для более эффективной защиты сельскохозяйственных культур».

Эксклюзивный перевод*

Фото: Текущая биология (2023)

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Имплантируемые батареи, потребляющие кислород, помогают убить рак

588 Несмотря на десятилетия исследований и десятки миллиардов долларов, потраченных на исследования и лечение во …