Иммунная функция мелких хлоропластов в эпидермальных клетках растений
Потери мирового сельскохозяйственного производства от болезней составляют 10–15%, что эквивалентно продовольствию для ~500 млн человек. Поскольку 70–80% этих болезней вызываются филаментозными грибами, защита от них критически важна для продовольственной безопасности.
Эпидермальные клетки растений служат первым барьером на пути патогенных грибов. В них присутствуют мелкие хлоропласты, слабо участвующие в фотосинтезе, чья функция долго оставалась неясной.
Ключевые открытия:
- Мелкие хлоропласты эпидермиса контролируют проникновение грибных патогенов.
- В ответ на атаку гриба они активно перемещаются внутри клетки к её поверхностному слою, участвуя в защитной реакции.
- В эпидермальных хлоропластах специфично локализуются множественные иммунные факторы растений, усиливающие устойчивость к инвазии филаментозных грибов.
Результаты исследования:
- Миграцию хлоропластов к поверхности вызывают множественные патогенные филаментозные грибы, особенно «неадаптированные», чьё вторжение блокируется.
- Адаптированные патогены чаще проникают в эпидермис растений, у которых миграция хлоропластов остановлена.
- Обнаружены растительные белки, необходимые для этой миграции. У трансгенных растений с их сверхэкспрессией хлоропласты не двигаются, а устойчивость к инвазии грибов снижается.
- У мутантных растений, у которых не функционируют иммунные факторы, специфичные для эпидермальных хлоропластов, миграция хлоропластов сохраняется, но частота вторжения патогенов возрастает.
Перспективы:
На основе этих результатов планируется разработка технологий для усиления и контроля функций эпидермальных хлоропластов (например, повышения эффективности их миграции при атаке патогена). Это может повысить иммунитет растений, снизить потери от болезней и увеличить производство продовольствия.