Наука в помощь органическому сельскому хозяйству

Наука в помощь органическому сельскому хозяйству

Как «элиситоры» могут инициировать защитные реакции растений против травоядных и потенциально привести к развитию сельского хозяйства без пестицидов

Природа умеет сохранять равновесие. Это утверждение справедливо и в отношении растений, которыми питаются травоядные - насекомые или млекопитающие.

При этом, растения не позволяют молча уничтожать себя. Фактически, они разработали систему защиты, которая предупреждает их о нападениях хищников и потенциально даже отражает атаки.

Защитные системы возникают в результате внутренней и внешней клеточной передачи сигнало.

Растения разработали несколько способов распознавания повреждений; многие из них связаны с восприятием различных молекул-активаторов, продуцируемых хищником или самими растениями, и инициированием своего рода «сигнала SOS».

В недавно опубликованной статье в журнале Trends in Plant Science, профессор Ичиро Аримура из Токийского университета наук, Япония, пишет об элиситорах, имеющих потенциальное биотехнологическое применение. Что это такое?

Когда одно и то же травоядное приходит, чтобы питаться несколько раз, растение учится распознавать цепь реакций и «записывает» связанный с ним «молекулярный паттерн». Это называется «молекулярными структурами, связанными с травоядными животными» или HAMP. HAMP являются врожденными элиситорами.

Другие элиситоры растений включают растительные продукты, присутствующие внутри клеток, которые просачиваются наружу из-за повреждений, вызванных во время кормления.

Интересно, что когда травоядное насекомое поедает растение, продукты переваривания стенок растительных клеток и других клеточных компонентов становятся частью орального секрета (ОС) насекомого, который также может действовать как элиситор.

Профессор Аримура подчеркивает тот факт, что с развитием высокопроизводительных систем обнаружения генов и белков, характеристики элиситоров даже определенных и специфических типов травоядных, таких как те, которые сосут клеточный сок и не производят достаточного количества ОС, стало возможным.

Белки, присутствующие в слюнных железах таких насекомых, могут быть потенциальными элиситорами, поскольку они попадают в растение во время кормления.

Он объясняет: «Секвенирование РНК и протеомный анализ слюнных желез сосущих травоядных животных позволил недавно охарактеризовать несколько белков-элиситоров, в том числе муциноподобный белок слюны и белки-элиситоры клещей, которые служат элиситорами в листьях хозяина при их выделении в растения во время кормления».

В статье также выделяются некоторые специфические элиситоры, такие как яйца и феромоны насекомых. Растения могут обнаруживать и вызывать защитную реакцию против них. В некоторых особых случаях симбиотические бактерии, живущие в кишечнике насекомого, также могут активировать защитные системы растений.

И теперь, когда мы разобрались с различными типами элиситоров, остается вопрос - какие сигнальные механизмы используют растения для передачи сигнала SOS?

До сих пор была выдвинута гипотеза, что передача сигналов становится возможной благодаря белкам, транспортируемым через сосудистую ткань растений.

Вместе с тем, существуют доказательства «воздушного оповещения». Растения выделяют при повреждении летучие химические вещества, которые могут восприниматься соседними растениями.

Есть также свидетельства эпигенетической регуляции защитных систем, когда растения поддерживают своего рода «генетическую память» об опасных насекомых и могут соответствующим образом настраивать защитный ответ для будущих атак.

Учитывая улучшение знаний о механизмах систем защиты растений, мы можем принять возможность «генетической» формы борьбы с вредителями. Такой подход позволить сократить или вовсе отказаться от химических пестицидов, вызывающих все больше нареканий со стороны экологически настроенных сообществ. Это могло бы открыть современные, научно обоснованные способы органического земледелия, тем самым, освободив агропромышленность от пестицидной зависимости.

(Источник: www.eurekalert.org).