Молекулы, способствующие межрастенческой коммуникации в почве

Растения выработали сложные механизмы обнаружения соседей, обычно основанные на восприятии непреднамеренно производимых ими "сигналов". Стриголактоны — это гормональные сигнальные молекулы, которые большинство цветковых растений также выделяют в ризосферу для стимуляции арбускулярной микоризной симбиоза. Поскольку цветковые растения имеют эндогенную систему восприятия стриголактонов, эти молекулы являются очевидными кандидатами на роль сигнала о присутствии соседа, но ранее это не было доказано.

Для проверки гипотезы на рисе учёные количественно определили два основных стриголактона — оробанхол и 4-дезоксиоробанхол — в корневых экссудатах с помощью LC-MS/MS (MRM). Затем они исследовали обратную регуляцию биосинтеза стриголактонов и изменения в фенотипах ветвления побегов у растений риса, выращенных при разной плотности на гидропонике и в почве.

Результаты показывают, что присутствие соседних растений или больший объём корневой системы приводит к быстрой индукции изменений в биосинтезе, чувствительности и экссудации стриголактонов, а затем и к долгосрочным изменениям в архитектуре побегов. Эти изменения требуют интактного биосинтеза стриголактонов у соседних растений и интактной передачи сигнала стриголактонов у исследуемых растений.

Опубликованные в Current Biology результаты позволяют предположить, что биосинтез и экссудация стриголактонов у риса регулируются надорганизменным уровнем этих молекул в среде. Таким образом, стриголактоны действуют как сигнал о присутствии соседа у риса, а также, по-видимому, представляют собой более общий механизм "ощущения" плотности корней у цветковых растений, который интегрирует объём почвы и плотность соседей, позволяя растениям адаптироваться к ограничениям ризосферы.