Железо как часть иммунной системы растений против патогенов
Железо (Fe) — незаменимый микроэлемент для растений, необходимый для многих важных клеточных процессов. Для выживания в условиях дефицита Fe растения развили сложные ответные реакции для поддержания гомеостаза Fe.
Недавние исследования показали, что дефицит Fe повышает устойчивость растений к нескольким патогенам, но молекулярный механизм этого явления оставался неясным.
В исследовании, опубликованном в New Phytologist, учёные из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук выяснили, что инокуляция Botrytis cinerea (воздушного патогена с некротрофным образом жизни) активирует у растений реакцию на дефицит Fe. Это, в свою очередь, индуцирует синтез этилена и повышает устойчивость к B. cinerea.
Исследователи оценили индуцированную дефицитом Fe устойчивость к B. cinerea у Arabidopsis, определили экспрессию некоторых генов, участвующих в реакции на дефицит Fe, и оценили устойчивость к B. cinerea у некоторых мутантных растений с нарушением передачи сигнала Fe.
Ключевые результаты:
- Инокуляция B. cinerea на листьях активировала реакцию на дефицит Fe в корнях Arabidopsis.
- Ключевые компоненты передачи сигнала Fe — FIT (FER-like iron deficiency induced transcription factor) и bHLH Ib — были необходимы для индуцированной устойчивости к B. cinerea.
- Дефицит Fe индуцировал экспрессию корневых синтаз S-аденозилметионина (SAM1 и SAM2) зависимым от модуля FIT-bHLH Ib образом.
- Индукция SAM1 и SAM2 способствовала биосинтезу этилена, усиливая устойчивость листьев к B. cinerea.
Учёные предположили, что инфекция B. cinerea увеличивает потребление Fe и вызывает его дефицит, что, в свою очередь, активирует иммунитет на основе этилена против патогена.
Вывод: «Растения чувствуют вторжение B. cinerea, воспринимая статус Fe, и используют передачу сигнала Fe для активации этиленового пути защиты. Это исследование раскрывает, что передача сигнала Fe также функционирует как часть иммунной системы растений против патогенов», — заявил Лян Ган из XTBG.