Имунная защита растений во время дождя

Растения, как и любые живые организмы, способны сопротивляться неблагоприятным факторам, таким как засуха, наводнение, нехватка питательных веществ или патогенные организмы. И, как выяснили исследователи из Нагойского Университета в Японии, дождь тоже воспринимается растениями как фактор риска, несмотря на то, что он необходим для их выживания. Не последнюю роль в механизме иммунной защиты играют волосковидные структуры на поверхности листьев, называемые трихомами.

С одной стороны, ни одно существо не может обходиться без воды. С другой, капли дождя содержат патогенные микроорганизмы, такие как бактерии, грибы и вирусы, и, таким образом, могут вызывать заболевания у растений. Имея это в виду, исследователи выдвинули гипотезу, что растения могут распознавать дождь как фактор риска заболевания и развивать определенные защитные механизмы.

Чтобы выяснить, как растения реагируют на дождь, исследовательская группа под руководством профессора Ясуоми Тада и доцента Мики Номото провела исследование с использованием саженцев Arabidopsis thaliana, популярного модельного растения.

Команда начала исследование с расшифровки РНК, чтобы выяснить, какие гены активируются в листьях, когда они попадают под дождь. Было обнаружено, что во время дождя начинают работу несколько основных генов, связанных с иммунитетом. Эти гены, в свою очередь, регулируются другими генами, называемыми САМТА.

Поскольку гены CAMTA контролируются ионами кальция, исследователи предположили, что дождь способствует увеличению концентрации ионов кальция в клетках. Чтобы проверить эту гипотезу, они ввели в листья растения белок, который начинает светиться зеленым при контакте с кальцием. В ходе опыта стало заметно, что когда на листья попадали капли, содержание ионов кальция вокруг трихом возрастало.

Результаты исследования показали, что трихомы воспринимают дождь как фактор риска и распространяют по листу кальциевые ионы, чтобы запустить САМТА и тем самым активировать связанные с иммунитетом гены. Чтобы подтвердить это, подобный эксперимент был проведен с мутантами, не имеющими волосков. Распространение кальция у мутантов было нарушено.

По словам авторов исследования, полученные результаты помогут искусственно улучшать защитные способности растений против болезней в любое время и на любой период времени. Новые технологии позволят активировать иммунные реакции у различных культурных растений в неблагоприятных климатических условиях, в частности, при обильных дождях.