Новое понимание самозащиты растений
Хлоропласты — это ключевые компоненты растительных клеток, которые не только осуществляют фотосинтез, но и играют критическую роль в иммунной системе растения, сигнализируя об угрозах — будь то атака патогена или стресс окружающей среды.
Исследователи из Университета Делавэра и Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружили новые детали о том, как хлоропласты перемещаются в ответ на опасность. Эта фундаментальная информация помогает понять биологию растений и может помочь в предотвращении потери урожая. Результаты опубликованы в журнале eLife.
С помощью методов биоимиджинга в Институте биотехнологий Делавэра команда под руководством Джеффри Кэплана показала, что при приближении опасности хлоропласты меняют форму, образуя выросты — стромулы. Эти стромулы соединяются с ядром клетки и, по-видимому, направляют хлоропласты к их "боевым постам".
Пока неясно, служат ли стромулы просто проводниками или же обеспечивают движущую силу для этого перемещения — или и то, и другое. Однако изображения демонстрируют прямую корреляцию.
"Это может указать на новые методы защиты сельскохозяйственных культур от различных патогенов", — сказал Кэплан. — "Это базовая реакция, не специфичная для какого-то одного патогена".
Для исследования использовались клетки родственника табака — Nicotiana benthamiana. Ученые применили флуоресцентные белки для маркировки стромул и цитоскелета, что позволило наблюдать за структурами с помощью конфокальной лазерной микроскопии. Этот метод позволяет получать трехмерные изображения молекул.
Таким же образом можно наблюдать взаимосвязь между стромулами, микротрубочками и актиновыми филаментами, которые служат точками крепления при движении стромул. Размеры стромул варьируются от 1 микрометра до десятков и даже 100 микрометров.
Направляемые (или, возможно, приводимые в движение) стромулами, хлоропласты собираются вокруг ядра клетки по мере развития иммунного ответа. Исследователи обнаружили, что увеличение образования стромул ускоряет иммунную реакцию растения.
Дальнейшие исследования могут быть построены на этом новом понимании роли стромул, чтобы проверить, может ли изменение их динамики помочь растению противостоять болезням и другим стрессорам.