Бактерии помогают растениям балансировать между ростом и иммунитетом

Инженеры из Принстона обнаружили, что некоторые почвенные бактерии могут влиять на баланс между ростом и иммунной защитой у растений. Они производят фермент, который снижает иммунную активность растения и позволяет его корням расти длиннее.

Ключевой механизм

  • Исследователи использовали растения Arabidopsis с усиленным иммунным ответом на флагеллин — белок, из которого состоят жгутики бактерий.
  • В присутствии флагеллина корни таких растений становятся короткими, так как энергия направляется на иммунитет, а не на рост.
  • Из 165 видов бактерий, выделенных из корней растений, 68 (41%) подавляли этот иммунный ответ, позволяя корням расти длиннее.

Роль бактерии Dyella japonica

  • Один из самых эффективных видов — Dyella japonica. Его активность зависит от бактериальной секреторной системы.
  • В геноме D. japonica найден ген, кодирующий секретируемый фермент субтилазу.
  • С помощью генетических и биохимических методов доказано, что этот фермент расщепляет специфический участок флагеллина, который запускает иммунный ответ. Это подавляет иммунитет и способствует росту проростков Arabidopsis.

Коллаборация и методы

  • Очистку фермента для исследований in vitro удалось провести благодаря сотрудничеству с химиком Тоддом Науманом из USDA.
  • Шесть студентов-бакалавров сыграли ключевую роль в скрининге бактериальной коллекции и разработке методов.
  • Гены, подобные субтилазе D. japonica, обнаружены у многих обычных почвенных бактерий, и десятки изолятов показали способность подавлять иммунитет, индуцированный флагеллином.

Будущие вопросы и гипотезы

Ученые хотят понять, почему такие ферменты выгодны и бактериям, и растениям. Выдвинуты две гипотезы:

  1. Защитная: Расщепление жгутиков патогенов предотвращает их движение и вторжение в корни.
  2. Рисковая: Подавление иммунной системы может позволить патогену остаться незамеченным и вызвать более тяжелое заболевание.

Для потенциального применения в сельском хозяйстве необходимо дальнейшее изучение, чтобы не сделать растения более уязвимыми к болезням. Цель — позволить растениям «сохранять спокойствие и продолжать расти», экономя иммунный ответ для реальных угроз.