Как тополя используют гормоны для защиты от болезней

Фитогормоны координируют рост и развитие растений. Еще они помогают растению формировать иммунную реакцию на различные патогены. До сих пор в науке считалось, что сигнальные пути защитных гормонов салициловой кислоты и жасмоновой кислоты действуют в противоположных направлениях. Т.е., если растения производят больше салициловой кислоты, это подавляет производство жасмоновой кислоты, и наоборот. Этот механизм подтверждался на многих однолетних травах. Но, как выяснили исследователи Института химической экологии Общества Макса Планка в Германии, у тополя эти гормоны действуют сообща, помогая дереву защищаться от грибковых заболеваний.

Чтобы изучить, как уровни салициловой кислоты влияют на образование жасмоновой кислоты, ученые модифицировали гены экспериментальных растений тополя черного (Populus nigra), так, чтобы они производили большее количество салициловой кислоты, чем контрольные растения. В другом эксперименте они нанесли салициловую кислоту на листья тополя растений, геном которых не был изменен.

В ходе эксперимента наблюдалось, что растения с высоким содержанием салициловой кислоты также имели более высокие концентрации жасмоновой кислоты. Кроме того, эти деревья производили больше бактерицидных веществ, известных как флавоноиды, даже если растение не было заражено. Дальнейшие сравнение модифицированных растений с контрольными образцами, каждое из которых было заражено ржавчинным грибом Melamspora larici-populina, показали, что высокие уровни салициловой кислоты помогает противостоять заражению.

У ученых есть предположение, почему у однолетних трав и у древесных растений работа гормонов так отличается. Дело в том, что эти гормоны активируют разные виды защиты. Салициловая кислота вырабатывается в больших количествах после атаки биотрофных патогенов, которые питаются живой тканью. Жасмоновая кислота выделяется после атаки некротрофных вредителей, питающихся мертвой растительной тканью. Однолетние травы в определенный момент могут активировать только один из гормонов, потому что им не хватает ресурсов для одновременной защиты от разных видов врагов. Древесные же растения в этом смысле менее ограничены. Более того, за свою долгую жизнь деревья гораздо чаще подвергаются одновременному нападению разных болезней и вредителей, таких как грибки, бактерии и насекомые.

Как отмечают авторы исследования, знания о взаимодействии между разными фитогормонами в тополе и других деревьях могут внести важный вклад в защиту этих растений от заражения, тем более, что различные виды тополя широко используются в городском озеленении.