Двойные внутренние часы поддерживают защиту растений по расписанию

Исследование Университета Дьюка показывает, как два биологических часовых механизма работают вместе, помогая растениям справляться с периодическими угрозами, такими как грибковые инфекции, не нарушая плотного ежедневного графика роста.

Работа опубликована 22 июня в журнале Nature.

• Два типа часов: У всех живых существ есть внутренние часы, синхронизирующие поведение с 24-часовым циклом. У растений один механизм основан на колебаниях активации «утренних» и «вечерних» генов, а другой — на ритмическом изменении уровня активных форм кислорода (АФК), побочных продуктов метаболизма.
• Эксперимент: Обработка растений Arabidopsis thaliana салициловой кислотой (соединением для защиты от инфекций) нарушила нормальные суточные колебания АФК. Однако ритм работы циркадных генов (утренних и вечерних) сохранился.
• Объяснение: Математическое моделирование показало, что под действием салициловой кислоты растения не меняют темп часов, а сильнее активируют оба типа циркадных генов — и «утренние», и «вечерние».
• Связующее звено: Учёные идентифицировали ген NPR1, который действует как молекулярный термостат. Он чувствует изменения в «ходе» часов на основе АФК и в ответ усиливает работу генов второго часового механизма.
• Результат: Такая координация позволяет растениям ещё лучше готовить иммунную защиту к утру (когда грибы чаще всего атакуют), но делает их более уязвимыми ночью. Это, вероятно, минимизирует конфликт между защитой от патогенов и ростом, который происходит в предрассветные часы.

«Рост растений страдает, если они активируют защиту в неподходящее время», — пояснила биолог Синьнянь Донг.

Следующим шагом будет изучение реакции ритмов растений при инактивации «термостата» NPR1.