Растения могут защитить себя от вредных грибков и бактерий. Международная исследовательская группа описывает в журнале Nature сигнальную цепочку, с помощью которой они реагируют на такие опасности. Ученые нашли ключевое звено в иммунном ответе растений.
Так же, как и людям, растениям необходимо защищаться от широкого спектра микроорганизмов. Болезнетворные бактерии и грибки используют небольшие поры на поверхности листа, известные как устьица, для проникновения в растения. Растения могут закрыть устьица, если им угрожают патогены, но не навсегда: им нужны открытые поры для поглощения углекислого газа из окружающей среды для фотосинтеза.
Механизм, с помощью которого растения распознают своих врагов и затем закрывают переборки, необходим для их выживания в естественных условиях. Исследовательская группа профессора Райнера Хедриха из Университета Юлиуса Максимилиана (JMU) Вюрцбург в Баварии, Германия, уже много лет изучает именно этот механизм.
Среди прочего, команда Хедрича обнаружила, как особый тип клеток — пара замыкающих клеток, образующих поры, проницаемые для воздуха и водяного пара — контролирует открытие и закрытие этих пор. Канал SLAC1 на внешней мембране замыкающих клеток играет центральную роль в этом процессе: если концентрация кальция в клетках увеличивается, канал высвобождает из клеток анионы, такие как хлорид. В результате устьица закроются.
Долгое время оставалось неясным, как уровень кальция в замыкающих клетках увеличивается в ответ на патогены. Консорциум, возглавляемый профессором Сирилом Ципфелем из Цюрихского университета в Швейцарии и поддерживаемый группой профессора Хедриха, в итоге идентифицировал долгожданную последовательность реакций, которая способствует иммунному ответу замыкающих клеток.
Используя новую технику, разработанную в лаборатории Хедрича (сканирующие ионоселективные электроды), выяснилось, что два белка семейства OSCA позволяют ионам кальция проникать в замыкающие клетки, как только иммунные рецепторы на поверхности клетки идентифицируют патоген.
Ранее было известно, что каналы OSCA реагируют на механические стимулы. В иммунном ответе они активируются химической модификацией. Этот шаг запускает сигнальную цепь в закрывающихся клетках, которая проходит через канал SLAC1 и в конечном итоге приводит к закрытию устьиц. Это показало, что каналы OSCA играют важную роль в механических повреждениях и инфекциях, вызванных бактериями и грибами.
Заболевания, вызываемые бактериями и грибами, могут иметь разрушительные последствия в сельском хозяйстве, поскольку они вызывают огромные потери урожая и в конечном итоге могут привести к голоду.
С открытием роли каналов OSCA в иммунном ответе растений группы профессоров Зипфеля и Хедриха теперь могут исследовать новые стратегии селекции растений, которые обладают превосходными защитными реакциями против патогенов. В сельском хозяйстве они должны быть менее восприимчивыми к болезням и позволять фермерам сократить использование химикатов для защиты.
Читать также
Посмотрите, как может выглядеть Proxima b. Это планета ближайшей к нам звезды
Симптомы коронавируса у детей. На что стоит обратить внимание?
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком