Мутанты раскрывают секреты нападения растений! Нет, это не сцена из фантастического фильма, но вас можно простить, если вы так подумали. Это сцена из реальной жизни.
Учёные из Института науки и технологии Нары в Японии в новом исследовании в журнале Science Advances докладывают, что паразитические растения используют растительный гормон этилен как сигнал к внедрению в корни растений-хозяев.
Чтобы успешно выработать паразитическое взаимодействие, растения-паразиты образуют специальную структуру гаусторий, который прикрепляется к растению-хозяину и внедряется в него. Образование гаустория регулируется сигнальными молекулами, полученными от растения-хозяина, и позволяет паразитическому растению поглощать воду, питательные вещества и микроэлементы из хозяина.
«Чтобы понять генетические программы развития гаустория, мы определили мутантов, у которых наблюдались дефект при внедрении гаустория в хозяина, — говорит ведущий автор исследования Сункуй Цуй. — Секвенирование генома показало, что эти мутанты имеют дефекты в системе сигналов этиленом. Оказалось, что гены сигналов этиленом критически важны для инфицирования паразитом растения-хозяина».
Этилен — это газообразный растительный гормон, который участвует в созревании плодов, старении листьев и образовании корневых клубеньков. Этилен также часто влияет на взаимодействие растений с вирусами и многими другими организмами, такими как насекомые и бактерии, вызывая у растений либо устойчивость, либо уязвимость в зависимости от типа патогена.
«Наши результаты показывают, что этилен регулирует распознавание хозяина паразитом при внедрении, — объясняет глава проекта Сатоко Йошида. — Это первый раз, когда генетический механизм регуляции внедрения паразитического растения в хозяина был обнаружен при помощи прямой генетики. Наши наблюдения представляют новое понимание того, как паразитическое растение использует молекулы этилена для настройки развития гаустория и внедрения в хозяина».
Прямая генетика используется, чтобы определить гены или наборы генов, которые производят какую-либо характеристику организма. Модельный вид, использованный в этом исследовании, происходит из семейства паразитических растений, которое включает сорняки. Но молекулярная основа их паразитизма до настоящего времени во многом оставалась неисследованной.
«Наши результаты предполагают, что паразитические растения стали использовать этиленовых сигналы для паразитизма на многих стадиях их жизненного цикла, таких как прорастание, прерывание роста гаустория и внедрение в хозяина. Это знание может помочь разработать новые способы использования этилена и его ингибиторов для манипулирования развития гаустория и, тем самым, для контроля над большим числом видов сорняков-паразитов, включая тех, которые не полностью полагаются на хозяев для завершения своего жизненного цикла», — говорит Цуй.
Перевод Антон Меньшенин. Редактор Елена Королёва.