Учёные раскрыли роль прайминга в иммунитете растений

Исследователи обнаружили природное соединение, которое активирует иммунную систему растения, защищая его от вторичной бактериальной инфекции.

Это открытие, на которое подана патентная заявка, может привести к созданию эффективного, недорогого и экологически безопасного способа повысить устойчивость растений к болезням. Исследование будет опубликовано в журнале Science 3 апреля 2009 года.

Учёные определили ключевые этапы и выявили новые соединения, участвующие в иммунной системе растения Arabidopsis (резуховидка Таля), родственного горчице, капусте, брокколи и цветной капусте.

При атаке патогена Pseudomonas syringae растение Arabidopsis значительно увеличивает выработку азелаиновой кислоты. Эта кислота транспортируется по сосудистой системе растения в другие его части. Сама по себе азелаиновая кислота не запускает основные защитные механизмы напрямую, но подготавливает (праймирует) растение, позволяя ему развить более быстрый и сильный иммунный ответ в случае повторной атаки.

Она делает это, увеличивая выработку салициловой кислоты, которая, как известно, стимулирует устойчивость к микробам у некоторых растений. Исследователи также обнаружили, что азелаиновая кислота стимулирует выработку белка AZI1, который помогает праймировать растение, способствуя дополнительной выработке салициловой кислоты.

Роль азелаиновой кислоты как сигнальной молекулы в иммунитете растений — значимое открытие, поскольку это недорогое природное соединение, уже содержащееся в Arabidopsis и многих других растениях. Кроме того, оно считается безопасным, так как уже протестировано на людях и используется в противомикробных кремах, средствах от выпадения волос и для лечения розацеа.

Поскольку азелаиновая кислота только подготавливает иммунную систему, её использование, по прогнозам учёных, не создаст нагрузки на растение и не повлияет на его здоровье или продуктивность. Таким образом, обработанные растения не будут тратить много энергии на защиту, пока в этом не возникнет необходимости.

Азелаиновую кислоту можно наносить на растения методом распыления. Это привлекательный способ защиты урожая, поскольку он естественный и не связан с генетическими модификациями. Arabidopsis часто используется как модельный организм для изучения высших растений, и было установлено, что азелаиновая кислота эффективна и для других семейств растений.

Азелаиновая кислота имеет большой потенциал в сельском хозяйстве, поскольку она экологична, безопаснее химикатов и содержится во многих растениях, включая пшеницу, рожь и ячмень.

В исследовании использовался метод экстракции активных экссудатов (растительного сока) с последующим анализом метаболитов растений в соке. Анализ масс-спектрометрии выявил устойчивый сигнал, соответствующий азелаиновой кислоте, что привело к дальнейшему изучению её биологической роли и роли белка AZI1 в иммунитете растений.