Решена 30-летняя генетическая загадка. Ранее было установлено, что прикосновение может вызывать стрессовые реакции у растений. Однако молекулярные модели, объясняющие этот процесс, до сих пор были довольно скудными. Теперь исследователи из Лундского университета в Швеции нашли генетические подсказки, которые объясняют, как растения так сильно реагируют на механические раздражители. Взлом этого кода может привести к повышению урожайности и устойчивости растений к стрессу в будущем.
Когда вы поливаете свои садовые растения, они реагируют на это непосредственно на биохимическом уровне. Когда кончик ножа срезает стебель ревеня, активируются тысячи генов и выделяются гормоны стресса.
В отличие от человека, растения не чувствуют боли, но они все равно сильно реагируют на механические раздражители, например, на прикосновения человека, голодных животных, ветер и дождь. Эти внешние факторы приводят к быстрой активации молекулярной защитной системы растения, что, в свою очередь, может способствовать тому, что растение становится более устойчивым и позже зацветает.
Хотя это явление известно со времен Дарвина, до сих пор остается много вопросов. В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, рассматриваются сложные регуляторные сети, которые влияют на то, как защитные силы растения усиливаются под воздействием внешних факторов.
“Мы подвергли растение водяной кресс нежному расчесыванию, после чего активировались тысячи генов и выделялись гормоны стресса. Затем мы использовали генетический скрининг, чтобы найти гены, ответственные за этот процесс”, — объясняет Оливье Ван Акен, исследователь биологии из Лундского университета.
Предыдущие исследования показали, что растительный гормон жасмоновая кислота является важным посредником в передаче сигналов прикосновения. Было также известно, что жасмоновая кислота является лишь частью сложной сети реакций растений, чувствительных к прикосновениям, и что существует несколько неизвестных путей, которые еще предстоит раскрыть. После длительной лабораторной работы исследователи смогли идентифицировать три новых белка, которые играют ключевую роль в реакции растений на прикосновение.
“Наши результаты решают научную загадку, которая ускользала от внимания мировых молекулярных биологов в течение 30 лет. Мы выявили совершенно новый сигнальный путь, который контролирует реакцию растений на физический контакт и прикосновение. Теперь поиск новых путей продолжается”, — рассказывает Эссам Дарвиш, исследователь биологии из Лундского университета.
Какое возможное применение могут иметь новые результаты? Оливье Ван Акен также изучает многовековую японскую сельскохозяйственную технику, которая предполагает вытаптывание зерна в фазе роста для получения более обильного урожая. Исследователи считают, что существует много скрытых знаний о том, как механические стимулы могут привести к повышению урожайности и стрессоустойчивости сельскохозяйственных культур. Знания, которые в долгосрочной перспективе могут изменить современное сельское хозяйство в корне, отмечают специалисты.
“Учитывая экстремальные погодные условия и патогенные инфекции, к которым ведет изменение климата, крайне важно найти новые экологически ответственные способы повышения урожайности и устойчивости сельскохозяйственных культур”, — делятся ученые.
