Растения не могут убежать, когда начинается ветер, дождь или травоядное животное принимается жевать их листья. Вместо этого они вынуждены ощущать окружающую среду и адаптироваться. Исследователи из Лундского университета выяснили, что происходит внутри растений при прикосновении, повреждении или другом физическом воздействии. Об этом пишет сайт Phys.org.
Ученые подвергали растение Arabidopsis thaliana (резуховидку Таля), небольшой цветущий сорняк, родственный горчице и капусте, разным формам механической стимуляции. Оказалось, что активируется цепочка из трех специфических белков — MAP-киназ. Они включаются в течение минуты и передают сигналы, влияющие на активность сотен генов и способствующие изменениям в росте растения.
«Мы знали более 25 лет, что механическая стимуляция активирует MAP-киназы, но ключевой элемент головоломки отсутствовал: что запускает сигнал и как он связан с последующим развитием растения. Теперь мы идентифицировали этот сигнальный путь», — говорит Оливье Ван Акен, биолог из Лундского университета. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Исследователи объединили генетические, молекулярные и масштабные анализы активности генов и белков. Они показали, что группы белков MAPKKK3/4/5, MKK4/5 и MPK3/6 образуют центральный сигнальный путь, который быстро активируется после механической стимуляции и контролирует значительную часть ранней реакции растения на прикосновение. Этот путь также влияет на рост растений при повторяющемся механическом стрессе — явление, известное как тигмоморфогенез. Повторяющееся воздействие ветра или атаки травоядных и насекомых может изменить рост, форму и защиту растения.
«Удивительно, что сигнал, инициированный в течение минуты, может иметь такие широкие последствия», — отмечает Хью Кыонг Чан, биолог из Лундского университета и первый автор исследования. В долгосрочной перспективе результаты могут помочь понять, как растения справляются с механическим стрессом и как условия окружающей среды влияют на рост и устойчивость. Однако это фундаментальное исследование, и до применения в сельском хозяйстве нужны дальнейшие исследования. Тем не менее уже есть обнадеживающие результаты: например, контролируемое прикатывание зерновых культур может защитить растения от полегания и засухи.
«Растения могут казаться неподвижными и пассивными, но они постоянно отслеживают, что происходит вокруг. Понимая молекулярные механизмы этих сигналов, мы можем лучше понять, как растения адаптируются к окружающей среде и справляются с изменяющимися условиями, такими как изменение климата», — заключает Виктор Юханссон, аспирант Лундского университета.