Понимание реакции растений на патогенные грибы дает ключ к уменьшению использования фунгицидов

Все растения находятся под постоянным давлением грибов и других микроорганизмов.

Воздух полон грибных спор, которые прикрепляются к листьям растений и прорастают, особенно в теплую и влажную погоду. Некоторые грибы остаются на поверхности листьев, другие, такие как ложная мучнистая роса, проникают в растения и размножаются, извлекая важные питательные вещества. Эти грибы могут нанести большой ущерб сельскому хозяйству.

«Входными воротами» для некоторых из этих опасных грибов являются устьица, которые в большом количестве встречаются на листьях растений. С помощью специализированных защитных клеток, которые окружают каждую устьицу, растения могут изменять ширину их раскрытия и полностью закрывать их. Таким образом они регулируют водно-газовый обмен растения с окружающей средой.

растения защищаются от патогенных грибов

Хитиновое покрытие демаскирует грибы

«Клетки-охранники» также функционируют в защите растения: они используют специальные рецепторы для распознавания атакующих грибов. Недавнее открытие, сделанное исследователями во главе с ученым-растениеводом профессором Райнером Хедрихом из Вюрцбургского университета имени Юлиуса и Максимилиана в Баварии (Германия), пролило свет на механику этого процесса.

«Грибы, которые пытаются проникнуть в растение через открытые устьица, демаскируют себя через свой хитиновый покров», — говорит Хедрих.

Хитин — это углевод. Он играет такую же роль в клеточных стенках грибов, примерно, как и целлюлоза в растениях.

Раскрыты молекулярные детали

В статье, опубликованной в журнале eLife, подробно описывается, как растение распознает грибы и молекулярную сигнальную цепь, с помощью которой хитин запускает закрытие устьиц. Проще говоря, хитин вызывает следующие процессы: если хитиновые рецепторы стимулируются, они передают сигнал опасности и тем самым активируют ионный канал SLAH3 в сторожевых клетках. Затем открываются дополнительные каналы, и ионы вытекают из защитных ячеек. Это приводит к тому, что внутреннее давление клеток падает и устьица закрывают вход грибу и удерживают его снаружи.

Практическое применение в сельскохозяйственных системах

Исследовательская группа продемонстрировала этот процесс на модельном растении резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). Следующим шагом будет передача полученных результатов от этой модели к сельскохозяйственным культурам. «Цель состоит в том, чтобы дать селекционерам инструменты, необходимые им для получения сортов, устойчивых к грибным патогенам. Если это удастся, использование фунгицидов в сельском хозяйстве может быть значительно сокращено», — сказал Райнер Хедрих.

(Источники: University of Würzburg; Phys.org. Автор: А.З.).