Растение-паразит повилика цветет, «воруя» сигналы у растения-хозяина

Около 4–5 тысяч видов растений являются паразитами. Среди них повилики (Cuscuta, Convolvulaceae) распространены по всему миру. В отличие от обычных автотрофных растений, у них уникальная морфология — они не имеют корней и листьев и не осуществляют или почти не осуществляют фотосинтез.

Цветение критически важно для размножения высших растений. Листья воспринимают факторы среды, такие как длина дня (фотопериод), и запускают программу цветения, когда условия окружающей среды и внутренняя физиология становятся подходящими.

Однако секвенирование геномов повилик показало, что они утратили многие гены, критически важные для контроля цветения у автотрофных растений. Следовательно, у повилик, вероятно, существует особый механизм цветения.

Исследователи под руководством У Цзяньцяна из Куньминского института ботаники Китайской академии наук раскрыли лежащий в основе механизм цветения повилики. Команда сначала изучила время цветения повилики Cuscuta australis и обнаружила, что C. australis всегда синхронизирует свое время цветения со временем цветения своих растений-хозяев.

Ген FT высоко консервативен и кодирует очень важный сигнальный белок, активирующий цветение. Однако анализ гена FT у C. australis показал, что ген FT повилики, по-видимому, является псевдогеном (то есть нефункционален).

С помощью биохимических методов команда далее продемонстрировала, что когда растение-хозяин экспрессирует FT-сигналы, индуктор цветения FT может перемещаться в C. australis и активировать программу цветения повилики.

«Повилика не цветет автономно; вместо этого, когда растение-хозяин производит сигнальный белок FT для активации цветения, продуцируемый хозяином белок FT транспортируется в повилику, тем самым активируя ее цветение», — сказал У.

Это исследование показывает, что, «подслушивая» FT-сигналы цветения хозяина, повилика может синхронизировать свое цветение с ним.

Это поведение важно, поскольку оно может позволить повиликам паразитировать на разнообразных растениях-хозяевах:

• Если бы у повилики было фиксированное время цветения, значительно более позднее, чем у хозяина, то к моменту цветения хозяина уровень питательных веществ в нем обычно падает из-за развития семян, и хозяин может даже погибнуть до цветения повилики.
• С другой стороны, если бы повилика цвела намного раньше хозяина, ее рост прекратился бы преждевременно, и в этом случае она не произвела бы столько семян, сколько производит при цветении в то же время, что и хозяин.

Это исследование проливает важный свет на физиологию, экологию и эволюцию повилик и может предложить новые стратегии для биоконтроля паразитических сорняков в сельском и лесном хозяйстве.