Красный свет регулирует выделение нектара

Цветковые растения производят нектар для привлечения насекомых-опылителей. Некоторые виды растений, например, лимская фасоль, также выделяют нектар из так называемых внецветковых нектарников, чтобы привлекать муравьёв, которые, в свою очередь, защищают растение от травоядных. Учёные из Института Макса Планка в Йене (Германия) обнаружили, что производство внецветкового нектара зависит от света. Они показали, что растения способны не только отличать день от ночи, но и адаптировать выделение нектара к текущим световым условиям, используя специальный фоторецептор — фитохром.

Фитохром, вероятно, влияет на регуляцию особого фермента, который связывает растительный гормон жасмоновую кислоту (JA) с аминокислотой изолейцином (Ile). Образующаяся молекула JA-Ile влияет на секрецию внецветкового нектара таким образом, что защита растения от травоядных наиболее эффективна именно тогда, когда вероятность повреждения максимальна — то есть в дневное время. (PNAS Early Edition)

Растения используют внецветковый нектар как косвенную защиту, привлекая муравьёв. Исследовательница Радхика Венкатесан провела серию экспериментов, чтобы проверить, зависит ли секреция нектара у лимской фасоли от света.

Решающую роль играет не интенсивность света, а его качество или состав. Фитохром в растении поглощает красный свет, что позволяет растению различать суточные и сезонные вариации качества солнечного света. Эксперименты впервые продемонстрировали, что растения также используют систему фитохрома для эффективной и экономичной организации линий обороны.

Жасмоновая кислота — важный сигнал, который растения производят после повреждения травоядными. Она также играет центральную роль в регуляции секреции нектара. Учёные обнаружили, что световая регуляция, опосредованная фитохромом, существенно влияет на сигнальный эффект жасмоновой кислоты: свободная JA подавляет секрецию нектара в темноте, но стимулирует его производство на свету.

Ключом к такому светозависимому поведению оказалась реакция связывания JA с изолейцином. Образующийся конъюгат JA-Ile, уже известный как сигнальная молекула из других исследований, впервые был идентифицирован как фактический элиситор (запускающий фактор) секреции нектара. Дополнительные эксперименты подтвердили, что производство нектара не увеличивается, если связывание JA и изолейцина блокируется ингибитором. Если растения повреждают в темноте, чтобы стимулировать выработку JA, JA-Ile образуется только в тех листьях, которые предварительно подвергались воздействию красного света.