Изменение климата делает растения более уязвимыми к болезням. Новое исследование может помочь им дать отпор

Ученые определили конкретный белок в клетках растений, который объясняет, почему иммунитет ослабевает при повышении температуры, и нашли способ обратить этот процесс вспять.

Проблема: жара подавляет защиту растений

• При температуре выше 30°C (86°F) всего на два дня способность растений вырабатывать защитный гормон салициловую кислоту резко падает.
• Это делает их более восприимчивыми к патогенам, таким как бактерия Pseudomonas syringae.
• Ежегодно до 40% мирового урожая теряется из-за вредителей и болезней.

Открытие: "главный выключатель" иммунитета

Исследование на Arabidopsis thaliana (модельном растении), опубликованное 29 июня в журнале Nature, показало:

• Ключевую роль играет ген CBP60g. Он действует как "главный выключатель", регулирующий множество других генов, включая те, что участвуют в выработке салициловой кислоты.
• При повышенной температуре клеточная машинерия, необходимая для "считывания" инструкций гена CBP60g, не может правильно собраться. Это "выключает" ген и всю цепочку иммунной защиты.

Решение: создание теплоустойчивых растений

• Ученые создали мутантные растения Arabidopsis, у которых ген CBP60g был постоянно "включен". Эти растения поддерживали высокий уровень защитного гормона и успешно сопротивлялись инфекции даже в условиях теплового стресса.
• Им удалось разработать растения, которые активируют CBP60g только при атаке патогена, не замедляя при этом рост, что критически важно для урожайности сельскохозяйственных культур.

Перспективы для сельского хозяйства

• Повышенные температуры аналогично нарушают защиту на основе салициловой кислоты у томата, рапса и риса.
• Предварительные эксперименты по восстановлению активности гена CBP60g у рапса показывают многообещающие результаты.
• Гены с похожими последовательностями ДНК есть у всех растений, что открывает путь к созданию устойчивых культур.
• "Мы смогли сделать всю иммунную систему растения более устойчивой к высоким температурам", — говорит ведущий автор Шэн-Ян Хэ из Университета Дьюка.

Исследование — совместная работа ученых из Университета Дьюка, Йельского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Хуачжунского сельскохозяйственного университета в Китае. На основе работы подана заявка на патент.