Ген DEL1 балансирует рост и защиту корней растений

Японские учёные из Университета Кумамото выявили механизм, регулирующий баланс между ростом и защитой у растений. Растения синтезируют и накапливают защитные гормоны (например, салициловую кислоту) и вещества (лигнин) для защиты от патогенов, но их избыточное накопление сильно тормозит рост. Исследователи обнаружили, что ген DEL1 играет ключевую роль в балансировке роста и защиты у растений, заражённых нематодами. Это открытие может помочь в создании улучшенных сортов сельскохозяйственных культур и в изучении механизмов заражения различными патогенами.

Растения растут непрерывно, но при атаке патогенов рост подавляется, а энергия направляется на защитные реакции — синтез салициловой кислоты и лигнина. Избыточное накопление этих веществ приводит к значительному торможению роста. Считается, что растения поддерживают оптимальный баланс между ростом и защитой, однако подобный регулирующий механизм до сих пор был описан только для листьев; его существование в корнях оставалось неизвестным.

Чтобы проверить наличие такого механизма в корнях, исследователи заразили дикий тип и мутантные растения Arabidopsis (с дефицитом гена DEL1) паразитической нематодой Meloidogyne incognita. После заражения у растений с дефицитом DEL1 наблюдалось:

• Избыточное накопление салициловой кислоты.
• Сильное побурение заражённых участков при окрашивании на лигнин.
• Более высокая устойчивость к нематодам по сравнению с диким типом.

Это указывает, что ген DEL1 подавляет защитный ответ против нематод. Более того, у мутантных растений при заражении наблюдалось значительное торможение роста корней.

Это первое исследование, демонстрирующее важную роль гена DEL1 в механизме баланса "рост vs защита" именно в корнях растений.

«Это исследование позволит разработать более разнообразные стратегии контроля патогенов, — говорит руководитель работы профессор Шиничиро Сава. — Например, сорта растений с отличным внешним видом, вкусом и устойчивостью часто имеют медленный рост и низкую урожайность. Фокусируясь на генах, регулирующих баланс роста и защиты, как ген DEL1, можно получить повышенные урожаи и лучшие сорта. Мы считаем, что прямое управление активностью DEL1 улучшит нашу способность выводить устойчивые к вредителям высокоурожайные растения».