Растения-паразиты используют этилен как сигнал для вторжения в корни растений-хозяев

Исследователи из Научно-технологического института Нара (Япония) обнаружили, что паразитические растения используют гормон этилен в качестве сигнала для вторжения в корни растений-хозяев. Результаты опубликованы в Science Advances.

Для установления паразитических отношений эти растения формируют специализированный орган — гаусторий, который прикрепляется к растению-хозяину и проникает в него. Развитие гаусториев регулируется сигнальными молекулами хозяина и позволяет паразиту поглощать воду, питательные вещества и другие соединения.

Чтобы понять генетическую программу развития гаусториев, учёные идентифицировали мутантов с дефектами в инвазии хозяина. Секвенирование генома показало, что у этих мутантов нарушена этиленовая сигнализация. Оказалось, что гены этиленовой сигнализации критически важны для заражения растения-хозяина.

Этилен — это газообразный гормон растений, участвующий в созревании плодов, старении листьев и образовании корневых клубеньков. Он также широко вовлечён во взаимодействия растений с вирусами и другими организмами (насекомыми, бактериями), обеспечивая либо устойчивость, либо восприимчивость в зависимости от типа патогена.

«Наши результаты показывают, что этилен опосредует распознавание хозяина паразитическими растениями для вторжения. Это первый случай, когда посредничество в инвазии хозяина генами паразитического растения было идентифицировано с помощью прямой генетики», — объясняет руководитель проекта Сатоко Ёсида.

Прямая генетика используется для идентификации генов, отвечающих за определённый признак организма. Модельный вид в этом исследовании принадлежит к семейству паразитических растений, включающему опасные сорняки. Однако молекулярные основы их паразитизма до сих пор были мало изучены.

«Наши результаты позволяют предположить, что паразитические растения захватили этиленовую сигнализацию для паразитизма на нескольких этапах жизненного цикла: прорастание, прекращение роста гаустория и инвазия хозяина. Эти знания могут предложить новые способы использования этилена и его ингибиторов для контроля более широкого спектра паразитических сорняков, включая те, которые не полностью зависят от хозяев, путём манипуляции функцией гаустория», — говорит ведущий автор Сонкуй Цуй.