Затраты и выгоды для растений от межпоколенческой иммунной прайминг-памяти

В 2012 году учёные-растениеводы из Ланкастерского университета одними из первых в мире опубликовали данные, объясняющие, как растения, подвергшиеся воздействию вредителей или болезней, могут передавать свой иммунитет потомству. Это даёт саженцам унаследованное преимущество, которое можно наблюдать даже спустя несколько поколений.

Эта способность особенно интриговала, поскольку последовательность ДНК растений оставалась неизменной, но генетическая «память» о том, как справляться со стрессовыми условиями, передавалась из поколения в поколение. Исследователи пришли к выводу, что работает более тонкий процесс: защитные гены, «включённые» или экспрессируемые в растении, затем остаются в «праймированном» состоянии, что позволяет потомству быстрее реагировать на стресс.

Новый трёхлетний проект под руководством Ланкастерского университета будет далее исследовать сложные биологические механизмы, лежащие в основе этого процесса, который, как полагают учёные, имеет эпигенетическую природу.

Финансируемый Советом по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC), проект также изучит затраты и выгоды для растений от межпоколенческой иммунной прайминг-памяти. Это даст исследователям лучшее представление о том, как этот механизм может принести пользу фермерам и растениеводам.

Доктор Майк Робертс, старший преподаватель Ланкастерского центра по изучению окружающей среды и руководитель проекта, заявил, что прорыв в понимании того, как факторы окружающей среды могут влиять на генетику растений, отражает аналогичные открытия в биологии человека.

«Исследуемый нами механизм существует параллельно с генетикой, как мы её понимали ранее. ДНК менее похожа на статичный "штрихкод", как мы изначально думали, потому что теперь мы знаем, что факторы окружающей среды могут вызывать более сильную экспрессию некоторых наших генов — почти как регулятор громкости, делая одни из них очень "громкими", а другие почти незаметными».

По его словам, правильное понимание эффектов этой способности у растений может привести к новым подходам в растениеводстве и дать немедленные экологические преимущества.

«Разные группы гормонов регулируют, как растения реагируют на разные стрессы, и иногда эти реакции могут работать друг против друга. Например, способ защиты растения от болезни может сделать его более уязвимым для атаки насекомых.

В наших лабораториях в Ланкастере мы будем подвергать растения серии различных стрессов в разных комбинациях и в разных поколениях, чтобы измерить эффект.

Как только мы получим такой детальный уровень понимания того, как это влияет на растения, это откроет дверь для разных подходов к выращиванию — методов, которые в меньшей степени зависят от пестицидов и потенциально менее вредны для окружающей среды».