Вчені знайшли як працює «механізм смерті» в імунній системі рослин
Китайські дослідники виявили можливий «механізм смерті» в імунній системі рослини, який запускає самознищення інфікованих клітин, обмежуючи тим самим поширення хвороби і підтримуючи здоров'я інших частин рослини.
Вчені говорять, що це відкриття дає ключ до контролю загибелі клітин рослин, і сподіваються, що подальші дослідження можуть привести до нового покоління стійких до хвороб сільськогосподарських культур для значно меншого застосування пестицидів і кращої екологічної безпеки при виробництві культур.
Дослідження було проведене вченими з Університету Цінхуа і Інституту генетики і біології розвитку Академії наук Китаю. Висновки опубліковані в журналі Science.
Близько 20 років тому вчені виявили, що рослини, як і тварини, мають надійну імунну систему, яка може захистити їх від патогенів, включаючи віруси, грибки, бактерії і паразитів.
«Рослини також володіють унікальною імунною відповіддю «заманити і зловити» патогенні мікроорганізми, які порушують їх клітинний захист, але як саме це працює, залишалося невідомим», - сказав Чжоу Цзяньмінь, співробітник інституту і один з головних вчених, які брали участь в дослідженні.
Щоб розкрити секрет, Чжоу і його команда вивчили білок під назвою AvrAC, який виробляється бактеріальним патогеном, що викликає чорну гниль на капусті. Бактерія вводить AvrAC в рослинні клітини, де він діє як «біохімічна зброя», що послаблює імунну систему рослини.
Потім вчені з'ясували, що деякі рослини еволюціонували, щоб отримати білок стійкості під назвою ZAR1, Він може виявляти бактеріальні білки, такі як AvrAC. Ці рослини використовують спеціальні білки в якості «приманки» і обманюють бактеріальний білок, щоб потім атакувати його. За словами Чжоу, в той час як приманка піддається нападу, ZAR1 активується для формування багатопротеінової структури, що називається резистосомой.
Резістосома впроваджується в клітинну мембрану і запускає її знищення разом з патогенними мікроорганізмами, тим самим захищаючи інші здорові клітини, - сказав він.
На додаток до відкриття цього захисного механізму, Чжоу і його співробітники з Університету Цінхуа створили структурні моделі резістосоми, що дозволяє більш ретельно вивчити склад і функції «механізму смерті».
«Вимикач смерті» зазвичай нешкідливий для рослини, тому що він впливає тільки на хворі клітини, які складають крихітну частину всієї рослини», - сказав Чжоу.
«Розуміння і використання цього механізму може допомогти нам створити нові стійкі до хвороб культури, які покладаються на свою власну імунну систему для захисту від хвороботворних мікроорганізмів і, таким чином, значно знижують потребу в пестицидах, що корисно для навколишнього середовища», - зазначив він.
Софі камун, патолог рослин в лабораторії Сейнсбері в Великобританії, прокоментувала в відеоінтерв'ю, що недавнє відкриття важливо, тому що воно вперше показує, як резістосома виглядає, і пропонує «абсолютно нову модель» для захисту рослин:
«Відкриття є величезним кроком до мрії про створення нових стійких генів з нуля. І як тільки ми дізнаємося, як працює система, ми зможемо використовувати її на благо сільського господарства».
Кан Чженьшен, професор по патології рослин в Північно-Західному університеті сільського та лісового господарства в Янглін, провінція Шеньсі, назвав це відкриття «віхою», яка «в доступному для огляду майбутньому призведе до нового розуміння імунітету рослин».
Чжоу Сюепін, директор Інституту захисту рослин Китайської академії сільськогосподарських наук, сказав, що сільське господарство Китаю постійно стикається з серйозними погрозами від хвороб і шкідників, і хорошим рішенням цієї проблеми є підвищення власного імунітету сільськогосподарських культур.
«Як тільки ми краще зрозуміємо механізм, ми зможемо створити деякі складні генетичні схеми, які дозволять точно контролювати хвороби і шкідників, забезпечуючи при цьому врожайність. Подальші дослідження можуть привести до нового покоління стійких рослин», - сказав він.
Також читайте: