Учёные нашли "чертёж" иммунного ответа растений

Исследователи из Университета штата Вашингтон (WSU) открыли механизм, с помощью которого растения реагируют на болезнетворные организмы и защищаются. Это открытие прокладывает путь к потенциальным прорывам в селекции на устойчивость к болезням и вредителям.

Результаты, опубликованные в журнале Plant Physiology, описывают, как растения реагируют на молекулу, высвобождаемую при повреждении, вызванном инфекцией или внешним воздействием. Работа показывает, как аденозинтрифосфат (ATP) — компонент ДНК и участник производства энергии в клетках — становится сигналом повреждения или инфекции, оказавшись вне клеток. Этот сигнал запускает защитные реакции у растений.

"Мы обнаружили пути, которые связывают ATP с ответными реакциями клеток растения, защищающими его", — сказал профессор Института биологической химии WSU Дэвид Ганг.

"Это чертёж того, как работает иммунная система растения, — пояснил ассистент-профессор патологии растений WSU Киваму Танака. — Даже самые инновационные программы селекции во многом всё ещё работают вслепую. Но если у вас есть чертёж, вы можете достичь цели гораздо быстрее".

Научный поиск

Чтобы найти правильные сигнальные пути, команда использовала дикие растения, а также растения, у которых были изменены основные пути защиты. Учёные вызывали ATP-ответ в модифицированном образце, чтобы проследить путь сигнала к рецептору, а затем воспроизводили это в других образцах.

"Это было похоже на поиск одной конкретной лапши в огромной миске, — сказал ведущий автор статьи, постдокторант WSU Джереми Джевелл. — Внеклеточный ATP включает защитные реакции частично через эти основные пути, а частично независимо от них, но все эти "нити" работают вместе".

Как работает ATP

ATP — это энергетическая молекула, необходимая для жизни. Она хорошо изучена внутри клеток. Но её роль принципиально меняется, когда она оказывается вне клетки организма.

"Внеклеточный ATP — это сигнал повреждения для окружающих клеток, — объяснил Танака. — ATP оказывается снаружи клетки только когда что-то повреждено, поэтому это идеальный триггер для иммунного ответа".

Рецептор, воспринимающий сигнал повреждения (ATP), был обнаружен в 2014 году, но до сих пор учёные не знали, как именно этот сигнал вызывает иммунный ответ у растений.

"Теперь селекция может усиливать защиту или устойчивость растений, основываясь на знании этих путей, — заключил Ганг. — Растения можно выводить так, чтобы они реагировали быстрее или не тратили энергию на включение всей иммунной системы, если требуется лишь специфическая защита. Потенциал этого открытия для помощи растениям и сельскохозяйственным культурам довольно incredible".