Как хлоропласты защищают растения

При изучении физиологии растений может показаться, что хлоропласты лишь совершают фотосинтез. Однако в особых случаях они могут встать на защиту растения. Когда патоген атакует растение, хлоропласты перестают получать солнечный свет и перемещаются к месту внедрения патогена, где группируются и помогают отбиться от чужеродного организма. Специалисты из Имперского колледжа Лондона выявили, какой именно белок «мобилизует» органеллы на защиту.

В ходе исследования фитопатологии заразили фитофторой растение вида Nicotiana benthamiana. Предполагалось, что объединение хлоропластов для обороны обеспечивается белком CHUP1, который обычно выполняет функцию переноса органелл в место попадания света и их закрепления на клеточной мембране. Когда участники эксперимента подавляли ген, отвечающий за работу CHUP1, хлоропласты не реагировали на инфекцию. Но когда он был активен, пластиды прекращали фотосинтез и стремились к месту заражения.

Вторжение патогенов запускает цепочку молекулярных сигналов, побуждающих CHUP1 мобилизовать хлоропласты. На них вырастают стромулы — специальные отростки, служащие для соединения с другими хлоропластами. Затем CHUP1 направляет группы хлоропластов к месту заражения. Там органеллы, соединенные друг с другом, захватывают гаустории грибка, и выпускают токсичные побочные продукты фотосинтеза.

Наблюдая за тем, насколько быстро и отлажено происходит этот процесс, руководитель исследования Толга Бозкурт предположил, что этот механизм очень древний и существовал у общего предка водорослей и наземных растений. Его возникновение в ходе эволюции неслучайно: хлоропласты, помимо фотосинтеза, выполняют много жизненно важных функций, и при проникновении бактерии или гифы гриба в клетку становится одной из главных «мишеней». В то же время, далеко не от всех грибов растениям нужно обороняться: доказано, что микоризные грибы повышают продуктивность растений и их способность к фотосинтезу, а также смягчяют влияние многих стрессовых факторов.

Растительная клетка — сложная и уникальная структура, где постоянно ведется множество процессов, формирующих жизнь всего организма, пока мы даже не подозреваем о них. И, чем дальше будет продвигаться наука, тем больше мы будем знать о том, как поддержать жизнь в наших растениях.