Иммунная система растений может адаптироваться к неживым стрессовым факторам

Растения сталкиваются со значительными стрессовыми факторами, вызванными изменениями окружающей среды — как живыми (биотическими), так и неживыми (абиотическими). Новые методы повышения устойчивости и иммунитета растений в условиях изменения климата крайне важны.

Когда иммунные рецепторы на поверхности клеток растения обнаруживают молекулярные сигналы биотических захватчиков (например, бактерий, грибов, насекомых), они образуют рецепторные комплексы с белками-партнерами, запуская клеточную защиту от патогенов. Некоторые из этих молекулярных сигналов также образуются при повреждении клеток растения абиотическими стрессорами. К ним относятся индуцируемые повреждением пептиды или клеточный дебрис, указывающие на повреждение растения. До недавнего исследования под руководством Элизы Лу из Научно-технологического института Нары принципы и механизмы, управляющие этой иммунной сигнализацией в ответ на абиотический стресс, оставались неясными.

Результаты, опубликованные в специальном выпуске журнала Molecular Plant-Microbe Interactions, показывают, как иммунная сигнализация также может повышать устойчивость растений к абиотическим стрессорам, таким как высокая засоленность. Соответствующий автор Юсукэ Сайдзё отмечает, что "предварительная активация иммунных рецепторов позволяет растениям увеличивать амплитуду и репертуар генов при перепрограммировании экспрессии генов, индуцируемом солью, при воздействии высокой засоленности", что помогает повысить солеустойчивость.

Удивительно, но исследователи обнаружили, что иммунные рецепторы и компоненты сигнального пути обеспечивают солеустойчивость даже у растений, подвергшихся воздействию непатогенных микробов. Это говорит о том, что растения могут чувствовать и инициировать адаптивные реакции на абиотические стрессы — обнаруживая изменения в сигналах, которые представляют обитающие в растениях микробы в условиях колебаний окружающей среды — и приобретать широкий спектр тактик устойчивости к стрессу.

"Результаты расширяют наше представление о том, как растения ощущают и адаптируются к изменениям окружающей среды, в частности к солевому и осмотическому стрессу, угрожающему производству сельскохозяйственных культур. Это также порождает новую идею о том, что иммунные рецепторы отслеживают микробов, обитающих в растениях, тем самым регулируя адаптацию растений к окружающей среде за пределами биотических взаимодействий", — поясняет Сайдзё. Глобальное продовольственное снабжение зависит от здоровья растений и их способности преодолевать стрессоры.

Это закладывает основу для дальнейших исследований, связывающих сигнализацию биотического и абиотического стресса в науках о растениях. Понимание глубоко сложных взаимоотношений между растениями и окружающей их живой и неживой средой необходимо для укрепления здоровья растений и, в конечном итоге, здоровья человека.