Растения предупреждают соседей об атаках вредителей с помощью летучих "сигналов тревоги"
Исследователи из Токийского университета науки обнаружили молекулярный механизм, с помощью которого растения, поврежденные травоядными вредителями, предупреждают соседей об опасности. Используя Arabidopsis thaliana в качестве модельной системы, ученые показали, что летучие химические "запахи" от поврежденных растений запускают эпигенетические модификации в защитных генах соседних растений, активируя их системы защиты.
Механизм "подслушивания" сигналов
- Предыдущие исследования показали, что соя и полевая горчица (Brassica rapa), выращенные рядом с поврежденной мятой, усиливают защитные свойства, активируя защитные гены в листьях.
- В новом исследовании растения Arabidopsis подвергали воздействию β-оцимена — летучего органического соединения, выделяемого растениями в ответ на атаки вредителей, таких как Spodoptera litura.
Роль эпигенетики в защите
Гипотеза ученых подтвердилась: индукция устойчивости у растений, реагирующих на запах, связана с эпигенетической регуляцией, в частности с ацетилированием гистонов.
- Летучие химические вещества от поврежденных растений усиливали ацетилирование гистонов и экспрессию регуляторов защитных генов, включая гены факторов ответа на этилен "ERF8" и "ERF104".
- Была определена конкретная группа ферментов гистон-ацетилтрансфераз (HAC1, HAC5 и HAM1), ответственных за индукцию и поддержание анти-гербиворных свойств.
Практическое значение открытия
Феномен общения растений через летучие соединения ("говорящие растения") потенциально может быть применен в системах органического земледелия.
"Эффективное использование естественных стратегий выживания растений в производственных системах приблизит нас к реализации устойчивого общества, которое одновременно решает экологические и продовольственные проблемы", — заключает профессор Ген-итиро Аримура.
Это открытие может повысить устойчивость растений к вредителям и снизить зависимость от пестицидов. Исследование опубликовано в журнале Plant Physiology.