Рослини можуть захистити себе від шкідливих грибків і бактерій. Міжнародна дослідницька група описує в журналі Nature сигнальний ланцюжок, за допомогою якого вони реагують на такі небезпеки. Вчені знайшли ключову ланку в імунній відповіді рослин.
Так само як і людям, рослинам необхідно захищатися від широкого спектра мікроорганізмів. Хворобливі бактерії і грибки використовують невеликі пори на поверхні листа, відомі як продихи, для проникнення в рослини. Рослини можуть закрити продихи, якщо їм загрожують патогени, але не назавжди: їм потрібні відкриті пори для поглинання вуглекислого газу з навколишнього середовища для фотосинтезу.
Механізм, за допомогою якого рослини розпізнають своїх ворогів і потім закривають переборки, необхідний для їх виживання в природних умовах. Дослідницька група професора Райнера Хедріха з Університету Юліуса Максиміліана (JMU) Вюрцбург в Баварії, Німеччина, вже багато років вивчає саме цей механізм.
Серед іншого, команда Хедріча виявила, як особливий тип клітин – пара замикаючих клітин, що утворюють пори, проникні для повітря і водяної пари – контролює відкриття і закриття цих порів. Канал SLAC1 на зовнішній мембрані замикаючих клітин відіграє центральну роль в цьому процесі: якщо концентрація кальцію в клітинах збільшується, канал вивільняє з клітин аніони, такі як хлорид. В результаті продихи закриються.
Довгий час залишалося неясним, як рівень кальцію в замикаючих клітинах збільшується у відповідь на патогени. Консорціум, очолюваний професором Сирілом Ціпфелем з Цюріхського університету в Швейцарії і підтримуваний групою професора Хедріха, в результаті ідентифікував довгоочікувану послідовність реакцій, яка сприяє імунної відповіді замикаючих клітин.
Використовуючи нову техніку, розроблену в лабораторії Хедріча (скануючі іоноселективні електроди), з’ясувалося, що два білки сімейства OSCA дозволяють іонам кальцію проникати в прикінцеві клітини, як тільки імунні рецептори на поверхні клітини ідентифікують патоген.
Раніше було відомо, що канали OSCA реагують на механічні стимули. В імунній відповіді вони активуються хімічною модифікацією. Цей крок запускає сигнальний ланцюг в закритих клітинах, яка проходить через канал SLAC1 і в кінцевому підсумку призводить до закриття продихів. Це показало, що канали OSCA грають важливу роль в механічних пошкодженнях і інфекціях, викликаних бактеріями та грибами.
Захворювання, що викликаються бактеріями і грибами, можуть мати руйнівні наслідки в сільському господарстві, оскільки вони викликають величезні втрати врожаю і в кінцевому підсумку можуть привести до голоду.
З відкриттям ролі каналів OSCA в імунній відповіді рослин групи професорів Ціпфеля і Хедріха тепер можуть досліджувати нові стратегії селекції рослин, які мають чудові захисні реакції проти патогенів. У сільському господарстві такі рослини повинні бути менш сприйнятливими до хвороб і дозволяти фермерам скоротити використання хімікатів для захисту рослин.
Натхнення: hightech.fm