Жасмоновая кислота заставляет устьица растений закрываться при повреждении

Международная исследовательская группа под руководством биолога растений Дирка Беккера из Университета Юлиуса-Максимилиана в Вюрцбурге (JMU) обнаружила новую роль фитогормона жасмоновой кислоты. Как сообщается в журнале Developmental Cell, она участвует в быстром закрытии устьиц в ответ на повреждение.

Повреждение вызывает закрытие устьиц через жасмоновую кислоту

Устьица — это регулируемые поры в эпидермисе листьев растений. Во время экспериментов с модельным растением Arabidopsis thaliana команда заметила, что механическое повреждение листьев быстро вызывает закрытие устьиц. Эффект наблюдался не только на повреждённом листе, но и на соседних.

Используя генетически закодированный флуоресцентный сенсор, разработанный Антуаном Ларрьё, учёные подтвердили, что повреждение активирует сигнальный каскад жасмоновой кислоты в замыкающих клетках устьиц.

От жасмоновой кислоты к калиевому каналу

Закрытие устьиц требует оттока анионов и калия через ионные каналы. При скрининге мутантов команда обнаружила, что K⁺-канал (GORK) является важной мишенью для жасмоновой кислоты. В коллаборации с лабораториями Йорга Кудлы и Эрвина Грилла было установлено, что кальций-зависимый протеинкиназный комплекс CBL1/CIPK5 взаимодействует с каналом GORK и регулирует его активность. «Повреждение индуцирует кальциевые сигналы в замыкающих клетках, и мы показали, что комплекс CBL1/CIPK5 активирует ионный канал», — заявляет Дирк Беккер.

Молекулярный кросс-ток двух фитогормонов

Исследователи также идентифицировали фосфатазу ABI2 как негативный регулятор сигналинга жасмоновой кислоты. «Интересно, что ABI2 является ко-рецептором для гормона засухи ABA (абсцизовой кислоты). Это указывает на молекулярный кросс-ток между двумя фитогормонами», — объясняет Беккер. Действительно, совместно с коллегами из лаборатории Педро Родригеса команда показала, что мутанты Arabidopsis, лишённые рецепторов ABA в замыкающих клетках, также нечувствительны к жасмоновой кислоте.

Загадочное наблюдение о коронатине

Патогенные бактерии Pseudomonas производят молекулярную «мимикрию» жасмоновой кислоты — коронатин. «Однако в долгосрочной перспективе коронатин делает в замыкающих клетках противоположное жасмоновой кислоте: он открывает устьица, обеспечивая путь проникновения для бактерий», — объясняет Беккер. Это загадочное наблюдение планируется изучить в будущем, сравнивая экспрессию генов после обработки жасмоновой кислотой или коронатином.

Это исследование — важный шаг в понимании молекулярных механизмов, позволяющих растениям реагировать на стресс от повреждения. Сейчас команда из Вюрцбурга исследует, вызывает ли жасмоновая кислота биосинтез ABA или действует на уровне восприятия и чувствительности к этому гормону.