Растения используют молекулярные часы, чтобы предсказать время заражения
Новое исследование показало, что растения способны предсказывать, когда заражение более вероятно, и соответствующим образом регулировать свой иммунный ответ.
Исследователи из Университета Уорика обнаружили, что молекулярные часы растений связаны с их иммунной системой, чтобы повышать уровень устойчивости к инфекции на рассвете — в то время, когда грибковые инфекции, по-видимому, наиболее вероятны, поскольку растения не могут поддерживать наивысший уровень устойчивости постоянно.
Учёные идентифицировали единственный белок JAZ6 в растительной клетке, который управляет этой разницей в эффективности иммунного ответа в зависимости от времени суток, связывая циркадные часы растения с иммунной системой.
Утверждая, что теперь они могут использовать JAZ6, чтобы выделить ключевые части иммунного ответа растения, контролирующие устойчивость к грибковым патогенам, исследователи говорят, что теперь могут сосредоточиться на том, как улучшить устойчивость сельскохозяйственных культур к болезням с помощью молекулярной селекции.
В то время как предыдущие исследования показали, что устойчивость к бактериальным патогенам варьируется в разное время суток, новое исследование впервые показало, что то же самое верно и для устойчивости к грибковому патогену. Это исследование также впервые определило механизм того, как внутренние часы растения управляют различием в иммунитете на рассвете и ночью.
Молекулярные (циркадные) часы управляют суточными ритмами у многих организмов, от людей до насекомых, растений и даже морских водорослей. Это внутренние хронометры, которые позволяют организмам предвидеть предсказуемые изменения в течение 24-часового периода.
Ведущий исследователь доктор Кэтрин Денби объясняет:
«Растения способны предсказывать, когда заражение патогеном более вероятно, и регулировать свой иммунный ответ для борьбы с этим. Растения более устойчивы к инфекции после инокуляции на рассвете по сравнению с инокуляцией ночью. Разница в устойчивости растения к инфекции в разное время суток обусловлена его циркадными часами, а не ежедневными изменениями света/темноты. Эти различия сохраняются независимо от того, помещаете ли вы растения в постоянный свет на день, а затем заражаете в то время, которое было бы рассветом или ночью».
Исследователи заражали растения спорами Botrytis cinerea каждые три часа в течение 24-часового дня и измеряли последующее развитие поражений.
Было обнаружено, что растения, инокулированные утром, развивали гораздо меньшие поражения и были более устойчивы к болезни по сравнению с растениями, инокулированными ночью. У последних поражения были значительно больше, а рост патогена в листьях — сильнее.
Аспирант Клэр Стокер объясняет:
«Мы заразили растения с нефункциональными циркадными часами утром и ночью нашим грибковым патогеном и наблюдали, что у растения больше не было разницы в устойчивости в два времени суток. Эта картина показала нам, что устойчивость должна управляться внутренними часами растения».
Исследование «Jasmonate signalling drives time-of-day differences in susceptibility of Arabidopsis to the fungal pathogen Botrytis cinerea» опубликовано в журнале The Plant Journal.