Как растения активируют иммунитет против патогенов в дожде
Дождь необходим растениям, но также содержит бактерии и других патогенов. Исследователи из Университета Нагоя выяснили, как растения защищаются от этой угрозы.
Трихомы — сенсоры угрозы
Когда растения подвергаются воздействию дождя, волосковидные структуры на поверхности листа — трихомы — распознают дождь как фактор риска заболевания и активируют иммунную систему. Это предотвращает инфекции.
Механизм активации иммунитета
Исследование на Arabidopsis thaliana показало:
- Под воздействием дождя в листьях экспрессируются несколько основных иммунно-связанных генов.
- Эти гены регулируются иммуносупрессивными генами CAMTAs (calmodulin-binding transcription activators).
- CAMTAs контролируются ионами кальция (Ca2+).
Эксперименты с использованием гена-индикатора GCaMP3 (флуоресцирует при связывании с Ca2+) показали, что при воздействии дождя уровень Ca2+ вокруг трихом на поверхности листа увеличивается.
Роль трихом в передаче сигнала
Трихомы воспринимают дождь как фактор риска и индуцируют кальциевые волны (передача локализованного увеличения Ca2+ на окружающие области) по листу. Это инактивирует иммуносупрессор CAMTA и активирует иммунно-связанные гены.
- У мутантов Arabidopsis, лишённых трихом, распространение кальциевых волн было нарушено.
Перспективы применения
По словам профессора Ясуоми Тада, эти открытия могут позволить искусственно улучшить защитные способности растений от болезней в любое время. Активация иммунного ответа сельскохозяйственных культур в неблагоприятных условиях может привести к стабильной урожайности.
Исследование "Mechanosensory trichome cells evoke a mechanical stimuli–induced immune response in Arabidopsis thaliana" опубликовано в журнале Nature Communications 8 марта 2022 года.