Пшеница, устойчивая к гессенской мухе, укрепляет клеточные стенки при атаке

Исследование показало, что устойчивые к личинкам гессенской мухи растения пшеницы могут усиливать свои защитные механизмы, укрепляя клеточные стенки.

Кристи Уильямс, научный сотрудник Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США и доцент энтомологии в Университете Пердью, обнаружила, что устойчивые растения, подвергшиеся атаке личинок гессенской мухи, увеличивают выработку поверхностных восков и кутина — молекулы, отвечающей за жесткость и целостность клеток эпидермиса. У восприимчивых растений гены, предположительно ответственные за производство кутина, были "выключены", вероятно, атакующими личинками.

"Личинки мухи, по-видимому, захватывают регуляцию определенных генов растения и заставляют его отключить защиту, которая могла бы предотвратить восприимчивость", — заявила Уильямс, чьи результаты были опубликованы в ранней онлайн-версии The Plant Journal.

Личинки гессенской мухи выделяют слюну на пшеницу в месте питания, что в конечном итоге делает поверхность листа проницаемой. Затем личинки поглощают жидкость, вытекающую из клеток растения.

"Мы полагаем, что восприимчивые растения становятся проницаемыми из-за деградации кутина и отсутствия его восполнения", — сказала Уильямс.

Изменения в выработке восков и кутина измерялись с помощью газовой хроматографии.

Джилл Немачек, специалист по биологическим наукам USDA/ARS в Пердью, сообщила, что у восприимчивых растений наблюдалось значительное снижение содержания кутина. У устойчивых растений было небольшое увеличение кутина и значительное увеличение воска, содержащегося в кутикуле (поверхностном слое) растений пшеницы.

Исследователи также наблюдали, что экспрессия генов, предположительно ответственных за производство кутина и воска, изменялась под воздействием личинок мухи.

Для количественной оценки экспрессии генов использовали ПЦР в реальном времени. Сравнивая количество матричной РНК (mRNA) в разных образцах тканей, можно определить уровень экспрессии генов, что в конечном итоге влияет на производство кутина или воска.

"Изменение в экспрессии генов отражало то, что мы наблюдали", — сказала Немачек. "У устойчивых растений экспрессия генов, контролирующих производство воска и кутина, была повышена. У восприимчивых растений наблюдалось снижение экспрессии этих генов".

Проницаемость растений определяли путем окрашивания ткани красным красителем, который наносили на места питания личинок. У устойчивых растений с повышенным производством кутина наблюдалось лишь слабое красное окрашивание вдоль листьев. Восприимчивые же растения впитывали краситель, поскольку кутина отсутствовала, и краситель мог просочиться в клетки растения.