Даже для растений может быть слишком много хорошего. Когда уровень одного из главных питательных веществ - азота - слишком высок, например, из-за чрезмерного удобрения, растения становятся более восприимчивыми к определенным заболеваниям. Хотя точные причины пока не полностью изучены, некоторые ответы уже готовы.
Группа исследователей из Мюнхенского технического университета (TUM) уже сделала первые шаги к ответу на вопрос, почему избыток азота вредит растениям. Они идентифицировали небольшой белок (пептид), который делает растение устойчивым к определенным бактериям. Однако его действие ограничено при высоком уровне азота. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
«Иммунная система растений и человека более похожа, чем можно было бы подумать на первый взгляд. У растений в иммунном ответе участвуют гормоноподобные пептиды, и также существует сложная взаимосвязь между питанием и здоровьем», - объясняет Ральф Хюккельховен, профессор фитопатологии в TUM.
Вместе с другими исследователями рабочая группа под руководством Мартина Штегманна на его кафедре определила одну из связующих точек этой связи: пептиды, кодируемые на С-термине (CEP). Это растительные пептидные гормоны, известные как фитоцитокины, которые выполняют различные функции в качестве веществ-мессенджеров, от реакции на стресс до формирования корней. Теперь исследование показывает, что они также играют роль в иммунной защите растений.
Исследователи продемонстрировали, что растения были более восприимчивы к бактериальным инфекциям, если они вырабатывали меньше этих пептидных гормонов или если их сенсоры на поверхности клеток отсутствовали. Было также показано, что растения вырабатывали больше пептидных гормонов, когда они подвергались атакам бактерий.
Для этого исследователи подвергли подопытные растения воздействию патогенных бактерий рода Pseudomonas. Это показало, что пептидные гормоны тесно связаны с устойчивостью растений к бактериальным патогенам, а антибактериальная резистентность зависит от азота.
Азот является важным удобрением. Однако высокие концентрации азота влияют на сигнальный путь исследуемых пептидных гормонов. Исследование показало, что устойчивость к бактериям, опосредованная пептидными гормонами, снижалась, когда растения подвергались воздействию высоких концентраций азота, что делало растения более восприимчивыми к болезням.
«Эти результаты являются отправной точкой для дальнейшего изучения причин и механизмов, лежащих в основе этой связи между питательным статусом растения и иммунной защитой», - объясняет Хюккельховен.
Исследование имеет важное значение для сельскохозяйственной практики. Здесь более высокая восприимчивость к определенным заболеваниям из-за избыточного уровня азота может ограничить здоровье урожая. Хюккельховен объясняет: «С нашими новыми знаниями в будущем может стать возможным выведение культур, которые будут особенно устойчивы к болезням, даже при умеренном применении азота».
Источник: Technical University Munich.
На фото под микроскопом можно увидеть, как CEP (желтый) запускает экспрессию генов иммунитета (желтый) в растительной ткани (красный).
Фото: Генриетта Лейхер | AG Martin Stegmann | TUM | Журнал: Nature Communications | Лицензия Creative Commons.