Решена вековая загадка коммуникации растений: растения сигнализируют о стрессе через механизмы отрицательного давления
Исследователи из Центра исследований программируемых растительных систем (CROPPS) сделали крупный шаг к созданию двусторонней коммуникации с растениями. Их работа, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences, решает вековую загадку о том, как растения передают внутренние сигналы о стрессе.
Ключевое открытие: роль отрицательного давления
- Решение кроется в отрицательном давлении, существующем в сосудистой системе растения, которое удерживает воду в стеблях, корнях и листьях в сухих условиях.
- Стрессоры (например, ранение) нарушают баланс давления внутри растения.
- Это изменение запускает движение жидкости в растении, которое может переносить механические и химические сигналы по всему организму для противодействия стрессу и восстановления баланса.
Механизмы передачи сигналов
Разработанная модель объясняет два возможных пути:
- Химический сигнал: Сдвиг давления вызывает массовый поток воды, который переносит химические вещества, высвобождаемые клетками в месте ранения (например, от укуса гусеницы), к другим частям растения. Эти химикаты могут запускать выработку токсичной кислоты для отпугивания насекомых.
- Механический сигнал: Изменения давления могут активировать механочувствительные каналы вокруг сосудов, заставляя их открываться и высвобождать ионы (например, кальций). Это, в свою очередь, может повлиять на экспрессию генов, участвующих в защитной реакции.
Перспективы применения
Понимание этих механизмов открывает путь к созданию "растений-репортёров":
- Растения, меняющие цвет (пигментные) или начинающие светиться (флуоресцентные) при нехватке воды.
- Двусторонняя коммуникация: не только растение сообщает фермеру о стрессе, но и фермер может "предупредить" растение о предстоящей засухе, чтобы оно начало экономить воду более эффективно.
Как отметил соавтор работы Абе Строк, это "очень важный шаг вперёд" в области, где до сих пор не хватало истинного механистического понимания.