Считается, что от 10 до 15% потерь сельскохозяйственного производства в мире вызвано болезнями. А поскольку 70-80% этой болезни растений вызываются нитчатыми грибами, защита сельскохозяйственных культур от нитчатых грибов является важным вопросом для эффективного кормления населения планеты. Чтобы патогенные грибы заразили растения, они должны прорваться через клетки эпидермиса растения и проникнуть внутрь. Другими словами, клетки эпидермиса растений действуют как первый барьер, останавливающий атаку патогенных грибов в окружающей среде. Итак, какие защитные функции выполняют клетки эпидермиса?
Интересно, что было известно, что эпидермис растений содержит мелкие хлоропласты, которые не так сильно участвуют в фотосинтезе. Однако было неясно, какую функцию он выполнял. Почему в эпидермисе растений есть маленькие хлоропласты, которые не вносят особого вклада в фотосинтез?
Доцент Хироки Ирида из сельскохозяйственного факультета Университета Шиншу и профессор Йошитака Такано из Высшей школы сельского хозяйства Киотского университета обнаружили, что небольшие хлоропласты в эпидермисе растений контролируют проникновение грибковых патогенов. Дуэт обнаружил, что маленькие хлоропласты резко перемещаются внутри клетки к поверхностному слою в ответ на грибковую атаку и участвуют в такой защитной реакции.
В этом исследовании дуэт сначала исследовал, на какие патогенные грибы реагируют эпидермальные хлоропласты. В результате они обнаружили, что множественные патогенные мицелиальные грибы вызывают поверхностную миграцию эпидермальных хлоропластов. Интересно, что также было обнаружено, что эти патогенные мицелиальные грибы были так называемыми «неадаптированными» и были заблокированы от проникновения в эпидермальные клетки. С другой стороны, адаптированный патогенный гриб с большей вероятностью проникнет в эпидермис растений, у которых эпидермальные хлоропласты перестали мигрировать в поверхностный слой.
Затем им удалось обнаружить растительные белки, участвующие в поверхностной миграции хлоропластов эпидермиса. Когда растение, которое производит избыточное количество этого белка, было создано путем введения переноса генов, эпидермальные хлоропласты не перемещались на поверхностный слой против патогенных нитчатых грибов. У этого трансгенного растения снижен иммунитет к эпидермальной инвазии патогенных мицелиальных грибов. Также было обнаружено, что патогенные грибы с большей вероятностью вторгаются в эпидермис у растений, у которых эпидермальные хлоропласты перестали мигрировать в поверхностный слой. Эти результаты показывают, что миграция эпидермальных хлоропластов в поверхностный слой участвует в защитной реакции, которая блокирует вторжение патогенных грибов.
Прочтите всю статью на сайте www.phys.org.