Учёные открыли новый путь синтеза растительных SOS-сигналов

Растения защищаются от насекомых-вредителей, вырабатывая ядовитые защитные вещества. Этот ответ активируется мессенджерами — жасмонатами. Их биосинтез считался полностью изученным почти два десятилетия. Однако физиологи растений из Университета Хоэнхайма в Штутгарте и Национального центра биотехнологий (CNB-CSIC) в Мадриде обнаружили альтернативный путь синтеза жасмонатов. Это заставляет пересмотреть многие объяснения устойчивости и гормональной активности. Результаты опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.

Жасмонаты — это фитогормоны, присутствующие почти во всех растениях. Они контролируют защитный ответ на насекомых и других вредителей, а также регулируют, например, развитие пыльцы.

В 2000–2001 годах физиолог растений из Хоэнхайма доктор Анник Стинзи обнаружила последнее недостающее звено в известном пути биосинтеза. Эти работы были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) и получили широкое признание.

Однако оставалась загадка: с помощью более чувствительных методов измерения учёные обнаружили, что мутанты модельного растения резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) с генетическим дефектом в известном пути биосинтеза всё равно способны образовывать жасмонаты. «Значит, должен был существовать альтернативный путь синтеза», — пояснил профессор Андреас Шаллер.

Совместно с докторантом Салли Вайс и ключевым партнёром по проекту — профессором Солано и его командой из CNB-CSIC в Мадриде — исследователи нашли этот альтернативный путь. Доктор Стинзи резюмировала: «Оказалось, что это своего рода обходной путь, который минует центральный фермент в известном пути синтеза и также приводит к образованию жасмонатов через параллельные синтетические стадии».

До сих пор многие выводы об устойчивости и гормональной активности исходили из существования только одного пути синтеза. «Эти выводы теперь необходимо подвергнуть сомнению», — подчеркнул профессор Шаллер. Например, ранее считалось, что мутант Arabidopsis не может образовывать жасмонаты, и наблюдаемые эффекты приписывались другим сигнальным молекулам. «Теперь мы знаем, что жасмонаты всё же могут быть вовлечены».

Открытие важно для исследования древних наземных растений, таких как мхи. «До сих пор было неясно, откуда в этих растениях берутся жасмонаты, поскольку у них отсутствует хорошо известный путь синтеза», — сказал профессор Шаллер. Специалисты теперь предполагают, что низшие растения могут образовывать жасмонаты только через вновь открытый путь, а высшие растения — через оба пути.

Эти мессенджеры впервые были обнаружены в аромате жасмина, от которого и получили своё название. Летучие вещества достигают и других растений, действуя как своего рода SOS-сигнал. Если куст жасмина атакован вредителями, он предупреждает окружающие растения, что быстро вызывает их защитную реакцию. «На этом фоне вполне возможно, что растения можно обрабатывать жасмонатами, тем самым повышая их устойчивость», — объяснил профессор Шаллер.