Ученые проводили эксперименты на популярном модельном растении Arabidopsis thaliana (Резуховидка Таля). Изучая его реакцию на внешние стимулы, авторы работы впервые подробно зафиксировали последовательную цепочку активации особых ферментов — киназ. Этот белковый каскад (MAPKKK3/4/5 → MKK4/5 → MPK3/6) запускается очень быстро: с момента легкого прикосновения до включения системы проходит менее 60 секунд.
Как растения «чувствуют» прикосновения: ученые описали молекулярный каскад, лежащий в основе реакции
Ботаники давно знали, что растения способны быстро реагировать на внешние физические раздражители — порывы ветра, капли дождя или прикосновения животных. Но механизм, который связывает первое касание с масштабными изменениями в развитии, оставался неизвестным четверть века. Исследователи из Лундского университета смогли полностью описать цепочку белковых сигналов, превращающих механическое воздействие в молекулярные команды.
Прикосновение. Magnific
Растения чувствуют даже легкое прикосновение крыла насекомого. Способность растений реагировать на прикосновения иногда достигает поразительной точности. Реакция на механический раздражитель позволяет им не только укреплять стебли против ветра, но и готовиться к защите от вредителей. Даже если на лист садится крошечное насекомое, вызывая едва заметное колебание, растение сразу перестраивает обмен веществ, начинает выделять защитные химические соединения и делает свои ткани менее аппетитными для гусениц.
Бабочка с прозрачными крыльями Greta oto.
Каскадный механизм вызывает активацию около 800 генов, ответственных за ранний ответ на физическое воздействие. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Эволюционный смысл и польза для сельского хозяйства
Физические нагрузки вызывают у растений так называемый сейсмоморфогенез — явление, при котором организмы меняют форму и структуру для защиты от постоянного ветра или повреждений. Растения с заблокированным каскадом киназ теряли способность правильно адаптироваться к внешним условиям.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Растения чувствуют прикосновение насекомых и перестраивают химию листа.
Понимание фундаментальных механизмов восприятия имеет огромную перспективу для сельского хозяйства. Например, контролируемое механическое воздействие на зерновые культуры, такое как аккуратное прикатывание, уже показало свою эффективную для защиты посевов от полегания и засухи. Раскрытие этого биохимического механизма позволит создавать более стойкие сорта сельскохозяйственных культур в условиях меняющегося климата.
«Замечательно, что сигнал, инициированный в течение одной минуты, может иметь настолько широкие последствия», — отмечает первый автор исследования Хуэй Куонг Чан.
Загружаем