Биологи нашли недостающее звено для «сигнала безопасности» у растений

Гормон жасмоновая кислота играет важную роль в иммунной системе растений и регуляции роста. Учёные уже многое узнали о том, как работает жасмоновая кислота, но не хватало одного важного звена: что заставляет её уровень в растении снижаться после отражения атаки гриба или насекомого? Биологи из Утрехтского университета и их коллеги из Амстердамского университета обнаружили, как растение метаболизирует жасмоновую кислоту, подавая сигнал «безопасно». Контроль над этим механизмом может открыть новые возможности для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к грибам и насекомым. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PNAS 30 мая.

Когда растение обнаруживает насекомое или гриб, оно начинает производить гормон жасмоновую кислоту, которая запускает иммунный ответ, предотвращающий дальнейший ущерб. После атаки жасмоновая кислота быстро расщепляется. Это необходимо, потому что гормон подавляет рост и развитие растения.

Четыре фермента

До сих пор учёные не знали, как именно расщепляется жасмоновая кислота в растении. Однако в исследовании на модельном растении Arabidopsis thaliana биологи обнаружили, что этой активностью обладают четыре родственных фермента.

Недостающее звено

Каждый из этих четырёх ферментов может катализировать химическую реакцию, в которой к молекуле жасмоновой кислоты добавляется атом кислорода. Это создаёт неактивный вариант гормона — 12-гидроксижасмоновую кислоту. В то время как высокие концентрации жасмоновой кислоты активируют иммунную систему растения, её неактивный вариант этого не делает. Это открытие стало важным недостающим звеном в понимании того, как растение контролирует уровень жасмоновой кислоты.

Повышение устойчивости

«Теперь, когда мы знаем об этих ферментах, у нас есть возможность контролировать концентрацию жасмоновой кислоты, чтобы повысить устойчивость растения», — поясняет руководитель исследования профессор Гвидо Ван ден Аккервекен из Утрехтского университета. «Наше исследование показывает, что растения становятся гораздо более устойчивыми к насекомым и патогенным грибам, если мы «отключаем» четыре фермента. Однако главный недостаток в том, что это подавляет рост и развитие растения. Так что задача — найти правильный баланс».