Когда растения подвергаются нападению, звонят внутренние тревожные звонки и срабатывают их защитные механизмы — и это происходит всего за несколько минут. Теперь впервые ученые-растениеводы, в том числе эксперты из Ноттингемского университета, в режиме реального времени получили изображение того, что происходит, когда растения отбиваются от насекомых и реагируют на болезни и повреждения.Исследование «Биосенсор флуоресцентного гормона выявляет динамику передачи сигналов жасмоната в растениях» было проведено междисциплинарной командой из Великобритании, Франции и Швейцарии и опубликовано в ведущем академическом журнале Nature Communications.
Малькольм Беннет, профессор науки о растениях в Университете Ноттингема и директор Центра интегративной биологии растений, сказал: «Понимание того, как растения реагируют на механические повреждения, такие как нападение насекомых, важно для выращивания сельскохозяйственных культур, которые лучше справляются со стрессом».Их исследования были сосредоточены на растительном гормоне жасмоновой кислоте, который является частью системы сигнализации и защитного механизма растений.
Жасмоновая кислота выделяется во время нападения насекомых и контролирует реакцию на повреждение. Болезнь также может вызвать жасмоновую кислоту, так что это общее защитное соединение.Профессор Беннетт сказал: «Мы создали специальный флуоресцентный белок — Jas9-VENUS — который быстро разлагается после образования жасмоновой кислоты. Это позволило нам отслеживать, где уровни жасмона повышаются при потере флуоресцентного сигнала».
Используя лезвие, чтобы повредить лист, исследовательская группа имитировала кормление насекомых. С помощью флуоресцентного белка они смогли представить, как повреждение листа быстро приводит к появлению импульса жасмоновой кислоты, который достигает кончика корня со скоростью более сантиметра в минуту.
Как только этот гормональный импульс достигает корня, он вызывает локальное производство большего количества жасмоновой кислоты, усиливая раневой сигнал и обеспечивая подготовку других частей растения к атаке.Профессор Беннетт сказал: «Жасмоновая кислота запускает выработку защитных соединений, таких как ингибиторы протеазы, чтобы насекомое не могло переваривать растительные белки — растение становится неудобоваримым, и насекомое перестает его есть».Лоран Лаплаз, руководитель группы IRD (Institut de recherche pour le developmentpement) в Монпелье, описал новый биосенсор, используемый для определения того, что происходит при повреждении растений.
Он сказал: «Биосенсор Jas9-VENUS реагирует на изменения уровня жасмоновой кислоты в растительных клетках в течение нескольких минут. Наш новый биосенсор теперь позволяет нам точно видеть, где жасмоновая кислота воспринимается растением, но поддающимся количественной оценке».Новый биосенсор можно использовать, чтобы понять, как растение может координировать защитную реакцию.
Тева Верну, руководитель группы CNRS в Ecole Normale Superieure в Лионе, сказала: «Удивительная чувствительность нашего нового биосенсора позволяет нам отслеживать в реальном времени, как изменяются уровни жасмоновой кислоты в ткани, когда в другой ткани происходит механическое повреждение. на расстоянии. Это действительно открывает возможность понять изменения в физиологии на уровне всего растения в результате стресса или повреждения ».
