Как паразитические растения находят своих жертв: открыт механизм «радара» для корней

Международная команда учёных под руководством Университета Джорджии обнаружила, как паразитические растения, крадущие питательные вещества у других растений, эволюционировали способность обнаруживать и атаковать своих хозяев. Результаты, опубликованные в журнале Science, могут привести к новым методам борьбы с этими сорняками-ворами.

Тысячи видов паразитических растений наносят ущерб сельскому хозяйству, особенно в развивающихся странах, сокращая урожаи на миллиарды долларов ежегодно.

«Проще говоря, это растения, которые поедают другие растения», — говорит соавтор работы Дэвид Нельсон. Семена некоторых паразитов, например повилики, могут годами оставаться в почве в состоянии покоя, ожидая сигнала от растения-хозяина.

Ключевое открытие: от детектора дыма к детектору хозяина

Корни растений выделяют в почву гормоны строголактоны. Обычно этот сигнал помогает установить симбиоз с грибами. Однако семена паразитических растений также научились чувствовать строголактоны, что заставляет их прорастать, прикрепляться к корню хозяина и высасывать питательные вещества.

«Это как радар для корней, — объясняет Нельсон. — Но удивительно, что эта система обнаружения строголактонов, по-видимому, эволюционировала из генов растений, которые обычно контролируют способность семени обнаруживать огонь».

После лесных пожаров многие растения прорастают, обнаруживая в почве соединения из дыма и пепла — сигнал о том, что конкуренция исчезла. Исследователи выяснили, что в ходе эволюции паразитов ген-«детектор дыма» дублировался, и некоторые его копии превратились в «детекторы строголактонов». Эта критическая перестройка позволяет паразитам распознавать хозяев.

Перспективы для сельского хозяйства

Понимание генетической основы этого механизма открывает пути для борьбы с паразитами:

• Разработка синтетических соединений, блокирующих рецепторы паразитов и делающих их «слепыми» к присутствию хозяина.
• Создание химикатов, имитирующих строголактоны. Их распыление до посева может спровоцировать «суицидальное прорастание» паразитов в отсутствие растений-хозяев, что приведёт к их гибели.

Учёные надеются, что это открытие ляжет в основу простых и доступных методов защиты урожая для фермеров в развивающихся странах.

«Процесс, который паразитические растения используют для обнаружения хозяев, оставался загадкой в нашей области более 50 лет, — говорит Нельсон. — Это может открыть двери для множества полезных новых технологий».