Naukowcy rzucają światło na gąszcz mechanizmów obronnych roślin
Jak pokazują wyniki nowych badań, finansowanych ze środków unijnych, rośliny skutecznie bronią się przed swoimi wrogami, niemniej istnieją różnice wewnątrz gatunków, jak również międzygatunkowe pod względem skuteczności tych mechanizmów obronnych. Naukowcy pracujący pod kierunkiem Instytutu Biologii Rozwoju im. Maxa Plancka w Niemczech odkryli, że podczas gdy jedna roślina ulega infekcji bakteryjnej, jej sąsiadka potrafi rozkwitnąć bez większego problemu. Jednakże odporność na choroby bywa kosztowna. Odkrycia opublikowano w czasopiśmie Nature. Wsparcie badań pochodzi z 3 projektów dofinansowanych z Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE: SY-STEM (Biologia systemów funkcji komórek macierzystych Arabidopsis thaliana), który otrzymał 2,43 mln EUR ze schematu mobilności sieci badawczo-szkoleniowej Marie Curie (RTN), AGRON-OMICS (Sieć rozwoju rzodkiewnika integrująca technologie OMICS), dofinansowany na kwotę 12 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" oraz ARABRAS (Identyfikacja odpowiednich genów-kandydatów do poprawy wzrostu w warunkach stresu abiotycznego roślin z rodzin kapustowatych), dofinansowany na kwotę niemal 900.000 EUR poprzez program Genomika Roślin ERA-NET (Sieci Europejskiej Przestrzeni Badawczej). Rośliny bronią się na niezliczone sposoby, wytwarzając ciernie, wydając odpychające zapachy, a nawet uruchamiając swój układ immunologiczny, aby utrzymać bakterie i wirusy w ryzach. Niemniej naukowcy odkryli, że rośliny, które są w stanie stawić opór chorobie rosną znacznie wolniej i są znacznie bardziej pasywne od swoich podatnych krewniaków, kiedy nie są zagrożone przez wrogów takich jak zwierzęta czy drobnoustroje. Na przykład wytrzymały A. Thaliana - znany powszechnie pod nazwą rzodkiewnika pospolitego - wytwarza zaledwie kilka małych liści i staje się nieco niemrawy kiedy nie ma wrogów. Profesorowi Detlefowi Weigelowi z Wydziału Biologii Molekularnej Instytutu Biologii Rozwoju im. Maxa Plancka wraz z kolegami udało się zidentyfikować wariant genu ACD6 (przyspieszona śmierć komórki 6), który odgrywa kluczową rolę w walce z drapieżcami. Gen ten wyposaża rośliny w amunicję, której potrzebują do przetrwania. Konkretnie wariant genu pobudza rośliny do wytwarzania większych ilości śmiercionośnych substancji chemicznych, które zabijają mikroorganizmy oraz molekuł sygnalizujących, które zwiększają odporność. "Wykorzystując połączenie klasycznej genetyki z analizami asocjacyjnymi całego genomu wykazujemy, że różnorodność allelowa w pojedynczym locusie, ACD6, stanowi podstawę wyraźnych plejotropowych różnic zarówno pod względem wzrostu wegetatywnego, jak i odporności na infekcje drobnoustrojowe i roślinożerne wśród naturalnych szczepów A. thaliana" - piszą naukowcy. Zgodnie z ich odkryciami hiperaktywny allel ACD6 (alternatywna forma genu zlokalizowana w określonym miejscu na określonym chromosomie) zwiększa odporność na rozmaite patogeny roślinne, ale również spowalnia wytwarzanie nowych liści i zmniejsza biomasę dojrzałych liści. "Mogliśmy wykazać, że ten gen uodparnia rośliny na patogeny, ale jednocześnie spowalnia wytwarzanie liści i ogranicza ich wielkość, przez co rośliny są zawsze mniejsze od tych, które nie posiadają tego wariantu" - wyjaśnia współautor profesor Weigel. "Niemniej, kiedy zostają zaatakowane, rośliny ze specjalnym wariantem ACD6 mają przewagę nad tymi z wersją standardową. Z drugiej strony, w miejscach lub w latach z mniejszą liczbą wrogów są karane i tracą w stosunku do większych pobratymców roślinnych." Naukowcy stwierdzili, że mniejsze rośliny wytwarzają mniej nasion, co ostatecznie przekłada się na mniejsze potomstwo. "Podobnie jak wśród ludzi, w przyrodzie nie ma nic za darmo" - podsumowuje profesor Weigel. W badaniach wzięli udział również naukowcy z Austrii, Australii, Niemiec, USA i Wlk. Brytanii.
Kraje
Austria, Australia, Niemcy, Zjednoczone Królestwo, Stany Zjednoczone