Ученые определили фермент, облегчающий прививку между растениями разных семейств
Ученые обнаружили, что растение табака Nicotiana может поддерживать прививки с широким спектром видов. Используя Nicotiana в качестве посредника, им удалось косвенно привить привой томата на подвой хризантемы садовой, который дал небольшой плод.
Прививка — это садоводческая техника соединения растений путем регенерации тканей, объединяющая желаемые характеристики обоих растений. Обычно считалось, что прививки совместимы только между одинаковыми или близкородственными видами. Однако ученые из Университета Нагоя и их коллеги в Японии недавно обнаружили, что растение табака Nicotiana benthamiana способствует адгезии тканей и может поддерживать прививки между широким спектром видов.
Их результаты, недавно опубликованные в журнале Science, также показали, что при использовании табака в качестве промежуточного звена верхняя часть (привой) растения томата, привитая на нижнюю часть (подвой) Chrysanthemum morifolium (широко известную как хризантема садовая), успешно дала плод.
Межсемейная прививка с помощью табака
Группа ученых из Университета Нагоя, Университета Тейкё, RIKEN, Университета Тюбу и GRA&GREEN Inc. сосредоточилась на Nicotiana из семейства пасленовых, поскольку предыдущее исследование показало, что его привой можно привить на подвой Arabidopsis thaliana из семейства капустных.
Команда провела эксперименты по прививке с использованием растений семи видов Nicotiana и их партнеров из 84 видов, относящихся к 42 семействам. Результаты показали, что Nicotiana, использованная в качестве привоя или подвоя, успешно поддерживала прививки более месяца с 73 видами из 38 семейств.
Ключевая роль ферментов β-1,4-глюканаз
Ученые исследовали клеточные механизмы, позволяющие Nicotiana формировать прививки с растениями из широкого диапазона семейств. Анализ транскриптомов в местах прививки между Nicotiana и Arabidopsis позволил предположить, что в переваривании клеточной стенки участвует экспрессия β-1,4-глюканаз, секретируемых во внеклеточную область.
В дальнейших экспериментах, когда β-1,4-глюканазы сверхэкспрессировались в Arabidopsis, адгезионные свойства прививок усиливались. Таким образом, был сделан вывод, что экспрессия β-1,4-глюканаз является ключевым фактором, облегчающим адгезию тканей при прививке.
Практический результат: томат на подвое хризантемы
Ученые провели эксперименты, чтобы проверить, может ли Nicotiana выступать в качестве посредника при прививке разных семейств, используя привой томата и подвой хризантемы садовой — садового растения, устойчивого к стрессу окружающей среды. Примерно через три месяца растение томата успешно дало небольшой плод.
«Используя Nicotiana в качестве промежуточного звена, мы также добились других прививок, в которых привой, промежуточная вставка и подвой принадлежали к разным семействам растений», — говорит биолог Мититака Нотагути из Университета Нагоя, автор-корреспондент исследования.
«Наши последние результаты, касающиеся ключевых задействованных молекул, а не только самой межсемейной прививки, могут помочь улучшить технику прививки растений, чтобы разнообразие корневых систем, доступных для помощи в производстве сельскохозяйственных культур, могло быть увеличено с минимальным разрушением экосистем».
Исследование «Cell-cell adhesion in plant grafting is facilitated by β-1,4-glucanases» опубликовано в Science.