Как кончики растений остаются свободными от вирусов?

Растения могут расти бесконечно благодаря тканям из меристем — растительных стволовых клеток. Эти клетки способны превращаться в различные специализированные клетки растения. Меристемы существуют на кончиках всех растений, позволяя им наращивать новые стебли или корни.

С 1950-х годов известно, что апикальные меристемы побегов (SAM) обладают удивительной способностью оставаться свободными от вирусов, даже если всё остальное растение заражено. Это работает для очень широкого спектра вирусов. Учёные и фермеры используют это свойство для выращивания здоровых растений от заражённых доноров, просто срезая и культивируя крошечную часть верхушки.

Исследователи из Научно-технического университета Китая (USTC) предложили новое объяснение этому феномену в исследовании, опубликованном 8 октября в журнале Science.

Команда заразила растение резуховидки Таля вирусом огуречной мозаики и наблюдала за распространением инфекции. Вирус останавливался прямо перед областью, называемой доменом экспрессии WUSCHEL. В этой зоне регуляторные белки WUSCHEL накапливались в ответ на попытку вирусной инвазии.

WUSCHEL — критически важный белок, который регулирует судьбу стволовых клеток на ранних стадиях развития эмбриона растения и поддерживает меристемы в недифференцированном состоянии.

Когда вирус вводили непосредственно в стволовые клетки и чуть ниже них, инфекция распространялась только в последней области.

«Существует химическое вещество дексаметазон, которое может индуцировать выработку этих белков WUSCHEL в наших тестовых растениях», — сказал Чжун Чжао, автор статьи и профессор Школы наук о жизни USTC.

В эксперименте около 89% растений без обработки дексаметазоном были инфицированы вирусом, но 90% обработанных растений остались свободными от вирусного вторжения.

Механизм защиты: Учёные выяснили, что белки WUSCHEL подавляют производство вирусных белков. Вирусы не могут создавать свои собственные белки, а захватывают белковосинтезирующий аппарат клетки. Белки WUSCHEL, по сути, замораживали всё производство белков — как для нужд растения, так и для репликации вируса, — предотвращая размножение патогена.

Гены, подобные тем, что направляют производство белков WUSCHEL у резуховидки, широко распространены в растительном царстве. Исследователи заинтересованы в том, чтобы выяснить, можно ли применить эту стратегию в селекции для получения сортов сельскохозяйственных культур с широким спектром抗病毒ной устойчивости в будущем.