Ученые из Института Солка обнаружили, что после засухи растение уделяет внимание не росту, а укреплению иммунитета. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Исследование: после засухи растения отдают все силы защите, а не росту
Одна из главных целей в жизни растения — рост. Для этого ему нужны солнечный свет, питательные вещества и вода. Однако, если чего-то одного ему не хватает, рост немедленно останавливается. И кажется, что после засухи растение должно бросить все силы на возмещение потерянных сантиметров, но это не так.
Freepik
Специалисты изучили маленькое цветущее растение под названием Резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). Это небольшой сорняк, который больше полувека служит идеальным материалом для экспериментов.
Что делает растение сразу после засухи
Ученые подвергли растения засухе, а затем дали им воду. С помощью одноклеточной и пространственной транскриптомики они смогли «послушать», о чем говорят гены в каждой из клеток.
Исследователи взяли пробу всего через 15 минут после того, как высохшее растение получило воду. Это позволило им увидеть, что после полива по всему листу начали «загораться» тысячи генов.
Резуховидка Таля
Однако это были не цистроны роста, а гены, отвечающие за иммунный ответ. Растение, вместо того, чтобы впитывать воду и начать расти, первым делом бросило все силы на укрепление своей защиты.
Ученые назвали это явление «иммунитет, вызванный восстановлением после засухи» (сокращённо DRII от английского Drought Recovery-Induced Immunity).
Почему так происходит
Растение пьет воду через крошечные поры на поверхности листьев, которые называются устьица. В обычное время оно постоянно ищет баланс между открыть устьица пошире, чтобы пить больше воды, но при этом рисковать, ведь в открытые поры может попасть инфекция, или прикрыть их, чтобы защититься, но тогда и пить будет нечего.
Поперечный разрез листа Arabidopsis в условиях засухи (вверху) и через 15 минут после регидратации (внизу). Каждый цвет (синий, розовый, зелёный) соответствует экспрессии определённого гена, индуцирующего восстановление.
Во время засухи растение плотно закрывает все устьица, чтобы сохранить последние капли влаги. С возвращение воды все меняется. Растение испытывает сильную жажду, оно широко открывает поры, чтобы напиться. В этот же момент все его внутренности оказываются открыты для всех патогенов и микробов вокруг.
Работает ли это за пределами лаборатории
Ученые решили проверить свою гипотезу на чем-то более съедобном, чем резуховидка. Они повторили эксперимент на диких и огородных помидорах и результат был точно таким же.