Учёные раскрыли механизм передачи сигналов об угрозах у растений

Международная группа исследователей под руководством Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU) описала ключевой компонент сигнального механизма, который растения используют для реагирования на угрозы и запуска защитной реакции в неповреждённых частях организма. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Проблема и актуальность

Растения ежедневно сталкиваются с неблагоприятными условиями и атаками вредителей. По оценкам, от 5 до 20% мирового урожая ежегодно теряется только из-за повреждений насекомыми. Понимание защитных стратегий растений важно с точки зрения экономики и продовольственной безопасности.

Роль сосудистой системы и новый механизм

Исследователи сосредоточились на сосудистой системе растений. Они подтвердили гипотезу, что она участвует в распространении гидравлических и электрических сигналов, и эти сигналы связаны.

Ключевую роль играет механочувствительный ионный канал MSL10. Он регистрирует растяжение клеточной мембраны и изменения давления, возникающие при ранении, когда нарушается непрерывный поток воды в сосудах.

Двойной сигнал для точного оповещения

Активация MSL10 и передача электрического сигнала (измеряемого поверхностными электродами) происходит, когда изменение давления совпадает с повышением уровня глутамата — вещества, высвобождаемого при ранении. Изолированное повышение глутамата может указывать на другие метаболические колебания, поэтому сочетание двух факторов служит точным сигналом об атаке.

Экспериментальное подтверждение

Когда образование белка MSL10 блокировали:

• Электрический раневой сигнал укорачивался.
• Сигнальные молекулы, такие как ионы кальция, распространялись менее эффективно.
• Растения производили меньше защитных молекул для борьбы с естественными врагами.

Значение открытия

Как отметил профессор Вольф Б. Фроммер (HHU): «Увлекательно видеть, что растения используют электрические сигналы так же, как животные и люди, и что даже задействованные компоненты схожи. Лучшее понимание раневой сигнализации может помочь растениям быстрее распознавать угрозы и защищаться от них, что, в свою очередь, может предотвратить потерю урожаев».