Как растения защищают себя?
В отличие от животных, растения не могут убежать от угроз или полагаться на специализированные клетки иммунной системы. Каждая клетка растения должна самостоятельно обнаруживать и реагировать на атаки патогенов — вирусов, бактерий, грибов или вредителей. При заражении растения запускают защитные механизмы локально, но также активируют системную защиту в удалённых, ещё незаражённых частях организма. Этот процесс называется системно приобретённой резистентностью (SAR).
Долгое время считалось, что SAR в основном зависит от молекулы салициловой кислоты, которая накапливается в тканях после заражения. Однако новое исследование показало, что задолго до этого процесса растения активируют более быстрый механизм защиты.
Жасмонаты: новая система раннего оповещения
Учёные из Университета Уорика обнаружили, что всего через несколько часов после инфицирования растения распространяют сигналы, основанные на гормоне жасмонате. Этот процесс запускает раннюю фазу SAR, намного опережая традиционные сигналы иммунной активации.
Профессор Мюррей Грант, ведущий автор исследования, объясняет: «Салициловая кислота остаётся важной для долгосрочной защиты, но наши данные раскрывают новый механизм раннего предупреждения, который активируется быстрее. Жасмонаты запускают сигналы по эпидермальным и сосудистым тканям растений, обеспечивая защиту ещё до того, как накопится салициловая кислота.»
Наблюдение за иммунитетом в реальном времени
Для выявления этого скрытого ранее процесса учёные разработали инструмент JISS1:LUC. Этот молекулярный маркер позволяет в реальном времени отслеживать, как жасмонатные сигналы распространяются от заражённых листьев к здоровым.
Ранее такие ранние сигналы не удавалось зафиксировать, так как традиционные методы измеряли только уже сформировавшиеся показатели SAR, например, уровень салициловой кислоты. Теперь же исследователи смогли увидеть многослойную стратегию иммунной защиты растений.
«Жасмонаты подают тревогу и координируют быстрый сигнал, предупреждая всё растение о надвигающейся угрозе. Затем салициловая кислота укрепляет эти защитные механизмы», — добавила доктор Эрин Страуд, соавтор исследования.
Новые перспективы для защиты урожая
Исследование показало, что даже при отсутствии салициловой кислоты жасмонатные сигналы продолжают распространяться. Однако если нарушается их синтез, растения теряют способность защищать отдалённые листья, что делает их уязвимыми для вторичных инфекций.
Кроме того, команда выяснила, что жасмонаты поддерживают электрические сигналы растений, которые ранее связывались только с реакцией на травмирование. Это открытие может помочь в создании сортов, способных быстрее реагировать на угрозы и ограничивать распространение болезней.
Как отмечает доктор Эмили Бриз, ещё один соавтор, «наш инструмент позволяет исследовать, как растения координируют действие гормонов, электрических и кальциевых сигналов для защиты от патогенов». Эти данные открывают новые возможности для селекции культур с усиленной иммунной системой.
