Восстановление и защита: как растения реагируют на травмы

На протяжении жизни растения окружают различные источники повреждений: от гусениц и грызунов, поедающих их листья, до личинок или грибков, поражающих их корни. В отличие от животных, они не могут убежать от угрозы. Повреждение вызывает у них два типа реакции: регенерация и защита. Первая подразумевает восстановление травмированных частей, вторая направлена на защиту растения от повторной атаки. Ученые Нью-Йоркского университета провели исследование, чтобы выяснить, взаимосвязаны эти реакции или же происходят независимо друг от друга.

Опыты проводились на растении рода Arabidopsis, широко используемом в экспериментах. Согласно наблюдениям, при отрезании кончиков корней и других частей растение демонстрировало обе реакции, но не одна из них не использовалась «на полную мощность». Было отмечено, что подавление одной реакции усиливает другую. Одна из авторов исследования Марсела Эрнандес Коронадо сравнила этот эффект с весами.

Исследователи обнаружили, что этот баланс в регенерационных и защитных реакциях регулировался белками, воздействующими на рецепторы GLR, реагирующими на глутамат. Интересно, что они, в сущности «дальние родственники» глутаматных рецепторов, обнаруженных в мозге. Это позволило ученым применять препараты, обычно используемые в нейробиологических исследованиях. Было известно, что GLR-рецепторы участвуют в защитных реакциях растений, но, как показало исследование, они играют роль и в регенерационных процессах. При этом сигналы, снижающие «регенерацию» и усиливающие «защиту» также задействовали GLR.

В другом исследовании, проведенном в Университете Мэриленда, были задействованы растения с мутациями в части генома, связанной с рецепторами GLR. Предположение, что подавление одной реакции активизирует другую, еще раз подтвердилось.

Зная, как взаимодействуют два типа защитных реакций, можно «настроить» растение на одну из них в зависимости от того, какая в этом цель. Ученые утверждают, что возможность повысить регенерацию растений может сыграть ключевую роль в сохранении и разведении многих культурных растений. В то же время, усиление защитной реакции может сделать определенное растение более устойчивым к окружающей среде и ускорить его адаптацию.