Картофель производит молекулу, которая преобразуется микробами и заставляет картофельных цистообразующих нематод вылупляться. Открытие учеными из Университетом Кобе этой трехсторонней связи не только добавляет новую перспективу того, как растения взаимодействуют с окружающей средой, но и открывает путь для разработки контрмер против паразита.
Картофельная цистообразующая нематода – опасный вредитель. Яйца могут выживать в почве до 20 лет и вылупляться, когда они обнаруживают определенные молекулы, называемые «факторами вылупления», выделяемые корнями их целевых видов.
Фитохимик Мизутани Масахару из Университета Кобе говорит: «Если мы применим факторы вылупления к сельскохозяйственным почвам перед посадкой растений и таким образом заставим паразитов вылупляться преждевременно, то это так называемое «самоубийственное вылупление» может быть эффективным средством борьбы с паразитами. Однако этот класс химических веществ трудно идентифицировать, поскольку они выделяются в очень малых количествах».
Исследователь из Университета Кобе и его команда ранее обнаружили, что из двух известных факторов вылупления растения выделяют только один, называемый «соланоэклепин B» (SEB), в то время как почвенные микроорганизмы преобразуют его в другую известную форму, называемую «соланоэклепин A» (SEA).
Он объясняет: «Когда мы измеряли скорость реакции процесса, мы заметили, что количество SEB в почве изначально увеличивалось, когда мы вносили в почву выделения корней томатов. Это привело нас к гипотезе, что должна быть другая, до сих пор неизвестная молекула, которую растения производили и выделяли. Мы предположили, что в почве почвенные микробы преобразовывали ее в SEB, а затем далее в SEA».
Будучи экспертами по взаимодействию растений с почвенной средой, команда поставила перед собой задачу выявить загадочный компонент и его экологическую значимость с помощью химического расследования и генетического анализа.
В журнале New Phytologist группа ученых из Университета Кобе опубликовала описание природы химического вещества, которое они назвали «соланоэклепин С» (SEC), а также сделала вывод о том, что это соединение выделяется растениями в 20 раз больше, чем ранее идентифицированный SEB.
«Важно то, что мы смогли показать, что недавно идентифицированный SEC не вызывает вылупления паразитов. Однако он преобразуется в почве в SEB в процессе распада, который резко ускоряется микробным воздействием. Это указывает на то, что, возможно, именно секреция SEC имеет физиологическое значение для растений, но посредством преобразования химического вещества в SEB и далее в SEA паразиты затем активируются. Это первый случай, когда для этого класса химических веществ была обнаружена такая трехсторонняя связь», — говорит Мизутани.
Растения часто выделяют химикаты, чтобы привлечь почвенные микроорганизмы, чтобы помочь им получить воду или питательные вещества в обмен на богатые углеродом соединения. Подобное взаимодействие может быть намерением растения и в этом случае.
Мизутани объясняет: «Испытав различные условия окружающей среды для растений, мы обнаружили, что они секретируют SEC и в гораздо меньшей степени SEB, особенно когда им не хватает азота или фосфора, которые являются необходимыми питательными веществами».
Это типичная картина для растений, призывающих на помощь микробов, и вполне может быть, химический побочный эффект этой системы экстренного вызова был перехвачен паразитами. Однако истинную физиологическую цель секреции еще предстоит выяснить в будущих исследованиях.
«На первый взгляд фактор вылупления кажется компонентом, который оказывает только неблагоприятное воздействие на растение, и любопытно, почему они его производят. Но мы с нетерпением ждем будущих работ по выяснению полезных эффектов, которые этот класс химикатов оказывает на растения», - говорит Мизутани.
По поводу использования этих молекул в сельском хозяйстве для стимуляции самоубийц-вылупления фитохимик говорит: «Этот класс химических веществ имеет сложную структуру и поэтому его трудно производить. Но если мы продолжим поиски, то, возможно, найдем эквивалент, который будет иметь схожие эффекты и который будет проще производить».
Источник: Kobe University. DOI: 10.1111/nph.70252. Автор фото: Мизутани Масахару.
