Биологи разгадали 30-летнюю загадку о том, почему прикосновения вызывают стресс у растений

Ученым давно известно, что прикосновение к растениям может вызвать у них стрессовую реакцию, но до сих пор было не совсем понятно, как это происходит на молекулярном уровне, и новое исследование надеется пролить на это свет.

Исследователи выявили определенные генетические ключи внутри растений, которые ведут к двум отдельным сигнальным путям, объясняющим, почему растения так остро реагируют на прикосновения.

Понимание того, как этот процесс работает на фундаментальном уровне, может помочь исследователям в самых разных областях, от улучшения здоровья растений до получения более высоких урожаев с одной и той же культуры.

«Мы подвергли растение тале кресс мягкому расчесыванию, после чего активировались тысячи генов и выделялись гормоны стресса», — говорит биолог Оливье Ван Акен из Лундского университета в Швеции.

«Затем мы использовали генетический скрининг, чтобы найти гены, которые отвечают за этот процесс».

В ходе генетического скрининга были найдены мутантные формы растения, которые, как известно, по-разному реагируют на повторные физические прикосновения. Предыдущие исследования анатомии этих растений, особенно их корней, показали, что специальные белковые каналы реагируют на искажения клеточных мембран, облегчая передачу химических сигналов.

О том, как этот процесс происходит в других частях растения, например, в листьях, было известно меньше. Были намеки на то, что такие соединения, как жасмоновая кислота, играют важную роль в преобразовании этих ранних химических сигналов в изменения поведения или роста, но и здесь было много пробелов, которые необходимо заполнить.

Исследователи обнаружили шесть отдельных генов, играющих роль в реакции на прикосновение, три — в сигнальном пути, связанном с жасмоновой кислотой, и три — в отдельном сигнальном пути.

Это дает биологам гораздо больше возможностей для работы, когда дело доходит до понимания того, как и почему происходит эта реакция, и продвигает нас к потенциальному манипулированию ею в будущем.

«Наши результаты решают научную загадку, которая ускользала от внимания молекулярных биологов в течение 30 лет», — говорит биолог Эссам Дарвиш из Лундского университета.

Мы выявили совершенно новый сигнальный путь, который контролирует реакцию растения на физический контакт и прикосновение». Теперь поиск новых путей продолжается».

От порезов ножом, укусов животных до потоков дождя — каждое прикосновение к растению приводит к защитной молекулярной реакции, хотя эти реакции могут быть весьма разнообразными. Например, они могут привести к тому, что растения становятся более устойчивыми к стрессу и цветут в более поздние сроки.

Идея использовать эту реакцию не нова: ученые уже изучают, как тщательно контролируемое «механическое ранение» может сделать урожай более крепким и обильным, поскольку растения вырабатывают большую устойчивость к стрессу.

Поскольку изменение климата оказывает еще большее давление на сельское хозяйство и производство пшеницы, эти процессы становятся еще более важными, и последнее исследование дает ученым важную информацию о том, как все это контролируется.

«Учитывая экстремальные погодные условия и инфекции патогенов, к которым приводит изменение климата, крайне важно найти новые экологически ответственные способы повышения продуктивности и устойчивости культур», — говорит Ван Акен.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.