Идентифицирован ген, регулирующий реакцию растений на стресс
Растения сталкиваются как с биотическими стрессами (от патогенов: бактерий, грибов, вирусов), так и с абиотическими (экстремальные температуры, засуха, наводнение, высокая засолённость, изменения освещения). На клеточном уровне стрессовый ответ универсален для царств животных и растений.
Исследователи из Университета Делавэра и Сиракьюсского университета в исследовании, опубликованном в Frontiers in Plant Science, идентифицировали один ген — SDA1, — который модулирует реакции на оба типа стресса.
Ключевая роль гена SDA1
- SDA1 — небольшой ген, но критически важный, так как одновременно контролирует и биотический, и абиотический ответ растения.
- Он действует как главный регулятор, влияя на уровень активных форм кислорода (АФК), которые играют ключевую роль в иммунном ответе растения на стрессор.
- Ген взаимодействует с процессами, опосредованными салициловой кислотой — гормоном, контролирующим значительную часть биотического ответа. Без SDA1 растение удерживает меньше салициловой кислоты, что снижает его способность бороться с инфекцией.
- Ген также влияет на реакции на абиотические стрессоры, например, на рост корней в ответ на засуху.
Уникальный домен
Исследователи обнаружили, что белок SDA1 содержит уникальный домен из семи аминокислот, который не имеет аналогов у других известных генов или белков.
- Мутация каждой аминокислоты в этом домене показала, что для функции важен весь домен целиком.
- Именно этот домен контролирует ответ на оба типа стресса.
- Важно, что этот семиаминокислотный домен присутствует у большинства секвенированных растений, включая сельскохозяйственные культуры.
Потенциал для сельского хозяйства
Открытие может быть критически важным в условиях изменений климата, повышающих нагрузку на растения.
- Поскольку ген SDA1 и его домен существуют в природе, можно идентифицировать и отбирать сорта культур, которые экспрессируют этот ген на высоком уровне.
- Это отличается от создания ГМО, так как не требует изменения генов, а лишь селекции и размножения растений с желаемым уровнем экспрессии SDA1, что делает их более устойчивыми к стрессу (засухе, патогенам и т.д.).
Междисциплинарный контекст
Ведущий автор исследования Адитья Дутта, изучая клеточный стресс у разных моделей (бактерии, растения, куры), отмечает универсальность основных принципов.
- Окислительный стресс — один из главных факторов возникновения рака. Спонтанный рак яичников у кур-несушек в лаборатории помогает изучать эту связь.
- Понимание регуляции генов в ответ на окислительный стресс у растений может дать insights для исследований в области здоровья животных и человека, воплощая концепцию «Единого здоровья» (One Health).