Растения используют гормон засухи для защиты от паутинных клещей

Исследование показало, что растения применяют механизм выживания при засухе для защиты от вредителей, высасывающих питательные вещества. Это открытие может повлиять на будущие программы селекции сельскохозяйственных культур для улучшения борьбы с вредителями.

Ключевые механизмы защиты

• Ученые использовали флуоресцентный биосенсор ABACUS2, способный детектировать минимальные изменения концентрации гормонов на клеточном уровне.
• Они обнаружили, что абсцизовая кислота (ABA) — гормон, обычно связанный с реакцией на засуху, — начинает закрывать устьица растения уже через 5 часов после заражения паутинным клещом.
• Устьица — это микроскопические поры на листьях, важные для газообмена, но также являющиеся основными точками потери воды и предпочтительными точками проникновения для вредителей, таких как двупятнистый паутинный клещ (Tetranychus urticae).

Экспериментальные доказательства

• Пиковое закрытие устьиц происходит в промежутке от 24 до 30 часов после заражения.
• Концентрация ABA повышалась во всех клетках листа, максимально — в устьичных и сосудистых клетках.
• Растения, предварительно обработанные ABA (что вызвало закрытие устьиц), показали снижение ущерба от клещей.
• Мутантные растения с дефицитом ABA (чьи устьица закрываются плохо), а также растения с большим количеством устьиц были более уязвимы для клещей.

Научное и практическое значение

Исследование подчеркивает взаимодействие биотических и абиотических стрессов у растений. Ранние сигналы от питания клещей запускают каскад иммунных сигнальных молекул, включая жасмоновую (JA) и салициловую кислоту (SA). Накопление ABA и закрытие устьиц — ключевые защитные механизмы для снижения ущерба.

Следующие шаги — выявить первоначальный сигнал от клеща (например, вибрации питания, белки слюны, химические вещества или прямое повреждение клеток), который растение детектирует и который приводит к накоплению ABA. Идентификация этих триггеров может лечь в основу новых методов обработки культур для "вооружения" растений перед ожидаемым заражением. Селекция растений с измененными характеристиками устьиц теперь должна учитывать не только компромисс между фотосинтезом и сохранением воды, но и устойчивость к вредителям.