Выращивать или защищаться - решение, которое растения должны принимать ежедневно из-за их неспособности делать и то, и другое одновременно. Долгое время считалось, что причиной компромисса между ростом и защитой может быть вопрос энергоресурсов. Когда растение защищается от патогенов, энергия может быть просто ограничена, чтобы растение росло в то же время, и наоборот. Недавняя статья, опубликованная в Cell Reports, проливает новый свет на плохо изученные механизмы компромисса, разъясняя, что фактическими причинами является несовместимость молекулярных путей, регулирующих рост и защиту растений.
В дополнение к наблюдаемому компромиссу, рост и защита требуют, казалось бы, противоречащих друг другу требований. Рост - это процесс, который часто требует ослабления клеточной стенки, чтобы у клеток было пространство для расширения. Защита во многих случаях требует уплотнения клеточной стенки. Таким образом, клетки образуют более прочную баррикаду, через которую болезнетворным микроорганизмам труднее проникнуть. В своей статье исследователи показывают, что связанный с ростом транскрипционный регулятор HBl1 (гомолог Bee2, взаимодействующий с lBH 1) контролирует оба процесса в растениях.
По-разному используя экспрессию НАДФН-оксидаз (NOX) и пероксидаз (POX), HBl1 регулирует гомеостаз АФК в апопласте (пространстве между клеточными стенками растения). Когда растениям необходимо расти, HBI1 активируется и настраивает уровни апопластных АФК, которые поддерживают рост, активируя определенные гены NOX и подавляя определенные гены POX. В случае атаки патогена необходимо деактивировать HBI1, что приводит к повышению уровня апопластных АФК за счет активации гена NOX и нескольких генов POX, которые подавляют рост, но повышают устойчивость растения к болезням.
Из-за контрастного характера двух процессов - оба регулируются одним и тем же фактором транскрипции, но требуют противоречивых уровней АФК - исследователи показали, что компромисс между ростом и защитой вызван несовместимостью путей, и не ограниченными энергоресурсами.
Проект, начатый четыре года назад как бакалаврская работа, был реализован в Аахене. В связи с недавним переездом руководителя группы доктора Шипперса в Институт генетики растений и исследований сельскохозяйственных культур им. Лейбница (IPK) в Гатерслебене, проект был частично оценен и написан в Институте Гатерслебенера. Доктор Шипперс сообщил нам: «С нашими текущими результатами мы начинаем понимать один из механизмов, лежащих в основе компромисса роста и защиты. Это понимание имеет решающее значение, если мы хотим улучшить производство биомассы растений, не рискуя ухудшить их способность защищать от патогенов."
Доктор. Исследовательская группа Schippers «Развитие семян» в IPK продолжит исследовать различные пути внутри семян растений. Д-р Шипперс: «В нынешнем виде в растениях существует более 70 пероксидаз и 10 НАДФН-оксидаз, и мы точно не знаем, что они делают. Они представляют для меня особый интерес, поскольку пероксидазы и оксидазы имеют схожие эффекты в растениях. и животных. Это указывает на то, что их функциональное сохранение предшествовало сохранению гормонов, поскольку сигнальные пути гормонов превратились в специфические пути у растений и человека. Мы стремимся полностью распутать эти пути на клеточном уровне, чтобы однажды мы могли раскрыть их регуляцию и функцию. при развитии растений."