Група вчених із Європи та Австралії виявили два сигнальні шляхи, які відповідальні за стресову реакцію рослин на дотики до них. Дотепер було відомо, що в процесі бере участь жасмонова кислота, але науковці описали ще й інший, незалежний від неї молекулярний шлях. Результати, які можуть допомогти вберегти рослин від несприятливих факторів довкілля, опубліковані в журналі Science Advances.
Cameron Ahlvers / Unsplash
Як рослини реагують на дотик?
Рослини здаються доволі пасивними істотами, яких не надто турбує зовнішнє середовище, але звісно, це не так. Протягом мільйонів років еволюції вони розвинули численні механізми реагування на стимули довкілля. Деякі з них є негайною стресовою відповіддю на механічне подразнення: таке сильне, як зрізання ножем стебла, та навіть таке легке як дотик крапель дощу чи вітру. Вона може мати різноманітну форму, і дуже виражена, наприклад, у мімози соромливої (Mimosa pudica) чи венериної мухоловки (Dionaea muscipula), чиї листки у таких випадках разюче швидко реагують складанням.
Повторювана механічна стимуляція може мати різні наслідки, серед яких карликовість, відтермінування цвітіння, сильніше укріплення коренів та інші зміни, які сприяють кращій витривалості рослини при вітрі та дії інших стресорів, як-от посухи, холоду чи патогенів. І хоча це явище можна було б використати для оптимізації рослинництва, наука ще не до кінця розібралася, що в його основі. Пошукам відповідей посприяла нова робота вчених Лундського університету та та їхніх колег із Бельгії та Австралії.
Як торкалися вчені рослин?
Досліди проводили із лабораторно вирощеною дванадцятиденною різушкою Таля (Arabidopsis thaliana), яка є добре вивченим модельним організмом. Щоб перевірити її реакцію на дотики, науковці злегка погладжували її пензликом, і збирали зразки її тканин: перед дотиками, а також через 22 і 40 хвилин після них. Зібраний матеріал піддавали генетичному дослідженню для виявлення генів, активність яких найбільше змінювалася втручанням.
Як зреагували різушки на дотики вчених?
Попередні дослідження вже вказували, що рослинний гормон жасмонова кислота є медіатором реагування на механічний подразник. Нові результати вказують, що важливим негативним регулятором залежного від неї сигнального шляху є сполука FER (Feronia). Утім, лише частина генів, важливих для реакції рослини на дотик, була пов'язана з жасмоновою кислотою. Натомість три гени представляли раніше невідомий сигнальний шлях, ключовими регуляторами якого є білки CAMTA1/2/3.
Дослідження реакції рослин на механічні стимули може допомогти науковцям розробити нові ефективні втручання, щоб збільшити урожайність сільськогосподарських рослин та зменшити їхню вразливість до негативних факторів довкілля, зокрема потепління та засухи.