Бактериальная целлюлоза способствует регенерации тканей растений

Исследование раскрыло механизм, с помощью которого бактериальная целлюлоза (БЦ) опосредует регенерацию тканей растений. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Бактериальная целлюлоза, синтезируемая некоторыми бактериями в виде биоплёнки, состоит из высокочистых целлюлозных волокон. Она широко используется в биомедицине, но её потенциальные заживляющие свойства для растений были неизвестны.

Учёные продемонстрировали, что наложение пластырей из БЦ на раны листьев модельных растений Nicotiana benthamiana и Arabidopsis thaliana индуцирует регенерацию тканей. Формирование новых клеток по обе стороны разреза наблюдалось через два дня, а полное закрытие раны — через семь дней.

Этот процесс заживления стимулировался именно БЦ, а не другими структурно схожими материалами, что указывает на её специфические свойства.

Ключевые открытия:

• Гормоны: В пластырях из БЦ были обнаружены цитокинины — класс гормонов, участвующих в развитии растений. Растения с дефектной передачей сигналов цитокининов не реагировали на БЦ.
• Окислительный стресс: Применение БЦ вызывало продукцию активных форм кислорода (АФК) в местах ран.
• Генетический механизм: С помощью геномного и биоинформатического анализа был идентифицирован конкретный путь. Транскрипционный фактор WRKY8, регулирующий защитные реакции, напрямую взаимодействует с промотором гена GSTF7, что приводит к накоплению АФК.

Важно, что именно совместная активация путей передачи сигналов цитокининов и защитного ответа приводит к наблюдаемой регенерации тканей — это новое открытие, так как ранее эти механизмы изучались независимо.

«Бактериальная целлюлоза запускает уникальную транскрипционную программу, которая отличается от типичной регенерации, индуцированной раневым ответом или каллусом», — отмечает соавтор исследования Мигель Морено-Рисуэньо.

Практическое значение: Исследование имеет важные последствия для сельского хозяйства, включая заживление ран для предотвращения инфекций, а также применение в прививке, обрезке и уходе за декоративными растениями (виноградники, розы, пиния).

Работа началась в 2016 году в сотрудничестве с компаниями AGROMILLORA и Forestal Catalana S.A., которые провели предварительные полевые испытания. Однако для подтверждения эффективности пластырей из БЦ в прививке необходимы дальнейшие полевые исследования.