Ученые из Первого МГМУ им. И.М. Сеченова изучили реакцию пшеничного ростка на повреждения, вызванные патогенными грибами. Российские биологи исследовали активацию ферментов, губящих патогенный грибок, и опубликовали результаты в научном журнале International Journal of Molecular Sciences.
Устойчивость растений к вредным микроорганизмам (патогенам) в значительной степени определяется набором ферментов, кодируемых в ДНК, которые участвуют в гибели инфицированных клеток и предотвращают распространение инфекции. Такие ферменты обеспечивают расщепление белка и называются протеазами.
Несмотря на популярность и важность пшеницы в сельском хозяйстве, реакции на грибок описаны мало: сложность исследования связана с полиплоидностью растения. Это означает, что каждая клетка имеет несколько наборов хромосом. После скрещивания геном привычной пшеницы стал сложнее, теперь он содержит 107 тысяч генов, что почти в пять раз больше, чем геном человека.
Пшеница борется с патогенным грибком по-разному
Пшеница постоянно борется с патогенными микроорганизмами (бактерий, вирусы, грибки), нематод (круглых червей) и насекомых. Одни паразитируют на живых растительных клетках, замедляя их рост (биотрофные патогены), другие питаются клеточным содержимым, отравляя его (некротрофные патогены).
Для исследования российские ученые взяли сорта пшеницы «Хакасская» и «Дарья». На их примере биологи изучили действие двух возбудителей: биотрофного (Puccinia recondita вызывает ржавчину листьев пшеницы) и некротрофного (Stagonospora nodorum повреждает листья, колос и зерна).
Благодаря особому методу, сочетающему в себе жидкостную хроматографию и масс-спектроскопию, удалось выяснить механизм борьбы пшеницы с грибком. Всего ученые обнаружили 1544 фермента, которые могут замещать друг друга в случае распространения грибковой инфекции.
Особая цепная реакция позволяет растению мгновенно активировать несколько видов ферменты, которые губят инфекцию, отмечает научный руководитель исследования профессор Андрей Замятнин, директор Института молекулярной медицины (Первый МГМУ им. И.М. Сеченова).
Исследование прояснило также некоторые грани апоптоза - запрограммированной гибели клеток. Эксперимент показал, что среди активаторов гибели растительных клеток в пшенице есть ферменты, которые не обладают каспазоподобной активностью. Это еще раз подтверждает существование различных механизмов запрограммированной гибели клеток в эукариотических организмах.