Исследователи из Университета штата Вашингтон обнаружили, как растения реагируют на болезнетворные организмы и как они защищают себя, что ведет к потенциальным прорывам в размножении устойчивости к болезням или вредителям.

Результаты были опубликованы в журнале Plant Physiology и описывают, как растения реагируют на молекулу, выделяющуюся во время повреждения, вызванного инфекцией или внешними объектами. В статье показано, как аденозин-5-трифосфат (АТФ), часть продукции ДНК и энергии в клетках, становится сигналом для повреждения или инфекции вне клеток. Этот сигнал вызывает защитные реакции у растений.

«Мы нашли пути, которые связывают АТФ с реакциями растительных клеток, защищая растение», — сказал Дэвид Ганг, профессор WSU в Институте биологической химии.

Наука, стоящая за этим, является захватывающей, но основное влияние на общество будет оказывать будущее использование этой информации, сказал ассистент профессора патологии растений WSU Киваму Танака.

«Это образец того, как работает иммунная система растения», — сказал Танака. «В некоторых отношениях даже самые инновационные программы разведения по-прежнему бродят в темноте, чтобы создать сопротивление. Но если у вас есть план, вы можете достичь цели гораздо быстрее».

Бригада сравнила это с общим опытом, который люди имеют с автомобилями.

«Если ваша машина не работает должным образом, вам часто приходится отвозить ее к механику, потому что машины сейчас такие сложные», — сказал он. «Они подключают машину к датчику и могут быстро увидеть проблему. Если бы я сделал это, мне пришлось бы догадываться и надеяться, что я понял это правильно. Такова традиционная селекция, большая часть их работы трудна, потому что они должны работать со многими сложными потенциальными решениями. Теперь у них будет схема, чтобы исключить многие из этих обширных усилий «.

Чтобы найти правильные пути, исследовательская группа использовала дикие растения, а также растения, измененные в основных путях защиты растений. Ученые запускают АТФ-ответ в модифицированном образце, чтобы проследить путь сигнала к рецептору, а затем воспроизводят его в других образцах. По словам научного сотрудника WSU и ведущего автора статьи Джереми Джуэлла, это трудоемкая наука с большой отдачей.

«Это было похоже на следование за одной лапшой в огромной миске, полной их», — сказал Джуэлл. «Внеклеточный АТФ включает защитные реакции частично через эти основные защитные пути, а частично независимо от них, но все эти нити работают вместе. Когда мы нашли новых игроков на этом иммунном пути , это было прекрасное чувство».

Как работает АТФ

Танака сказал, что АТФ — это молекула энергии, которая необходима для жизни. Это очень хорошо изучено и понято внутри клеток. Но АТФ принципиально меняется, когда находится вне клетки в организме.

«Внеклеточный АТФ является сигналом повреждения окружающих клеток» , — сказал Танака. «АТФ находится вне клетки только тогда, когда что-то повреждено, поэтому это идеальный триггер для иммунных реакций».

Рецептор, который получает сигнал повреждения АТФ, был обнаружен в 2014 году, но до сих пор ученые не знали, как этот сигнал вызывал иммунный ответ у растений.

«Будущее селекция растений может теперь повысить защиту или устойчивость растений, основываясь на знании этих путей», — сказал Ганг. «Их можно разводить для более быстрого реагирования или для того, чтобы не тратить энергию, включив всю иммунную систему, если требуется только определенная защита. Потенциал для этого весьма невероятен для помощи растениям и посевам».