04.12 - 09:49

У бобовых нашли рецептор травоядной тревоги


 

Молекулярные паттерны, связанные с нападением травоядного животного, могут служить сигналом к запуску защитных механизмов растения. Коллективу генетиков удалось обнаружить в коровьем горохе (Vīgna unguiculata) ген, который кодирует рецептор, специфически распознающий подобные паттерны. Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Устойчивость растений к патогенам строится на запуске определенных защитных механизмов: усилении генерации активных форм кислорода, экспрессии пероксидаз и ферментов, синтезирующих этилен и другие сигнальные и защитные молекулы. Как правило, триггерами выступают молекулярные паттерны — низкомолекулярные вещества, возникающие при повреждении тканей растения, либо свойственные самому вредителю. Их распознавание рецептор-подобными белками (RLP) и становится первым шагом к запуску защитных реакций.

Среди разнообразия паттернов, распознаваемых растительными рецепторами, можно выделить HAMP — связанные с нападениями травоядных животных (обычно это гусеницы, то есть личинки насекомых отряда Чешуекрылые). К известным HAMP, распознаваемым бобовыми растениями, относятся инцептины — пептидные фрагменты одной из субъединиц хлоропластной АТФ-синтазы растения, которые обнаруживаются в оральных выделениях насекомого после переваривания им растительных тканей. И несмотря на известное свойство инцептинов запускать у бобовых иммунные реакции, до этого не были известны специфические рецепторы, распознающие эти паттерны.

Научные сотрудники университета Калифорнии и их иностранные коллеги под руководством Эрика Шмельца (Eric A. Schmelz) предположили, что у бобовых растений существует рецептор, распознающий инцептин (INR), и поставили цель обнаружить участки генома, ответственные за его экспрессию. Они решили сделать это с помощью генетического картирования на примере коровьего гороха и наиболее часто встречаемых инцептинов Vu-In и его менее биологически активного варианта Vu-In-А.

Проанализировав увеличение синтеза этилена в разных образцах коровьего гороха при взаимодействии с инцептином, исследователи отобрали группу тех, что чувствительны к Vu-In-А — группы Danila, Suvita и Yacine. Затем, для картирования хромосомных локусов, контролирующих количественные признаки (QTL), получили популяцию из 85 рекомбинантных инбредных линий от двуродительского скрещивания особей группы Yacine и нечувствительных к Vu-In-А особей группы 58-77. Вдобавок авторы провели полногеномное ассоциативное картирование (GWAS) на 364 образцах коровьего гороха из коллекции Университета Калифорнии.

Оба метода показали связь между реакцией на Vu-In-А в фенотипе и одним генетическим локусом в растительном геноме. Наиболее четко эту связь проявили однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) 2_22560, 2_22561 и 2_09070, охватывая участок длиной в 22 тысячи пар оснований в хромосоме семь. Маркеры 2_22560 и 2_22561 оказались в гене Vigun07g219600, кодирующем рецептор-подобный белок (RLP). Этот ген авторы и признали кандидатом на роль искомого INR.

Чтобы убедиться в этом, они модифицировали растения табака (Nicotiana benthamiana) таким образом, чтобы они транзиентно (то есть без встраивания чужеродной генетической конструкции непосредственно в геном) экспрессировали ген Vigun07g219600 из коровьего гороха, а затем оценили их чувствительность к инцептину Vu-In. Для положительного контроля другую группу растений табака модифицировали так, чтобы они экспрессировали ген рецептора EF-Tu (EFR), распознающего пептид elf18, подобно инцептину приводя к повышению концентрации активных форм кислорода и этилена в растении.


Слева: концентрация активных форм кислорода в растениях табака, модифицированных EFR и INR-Vu (рецептор инцептина) при обработке водой, инцептином Vu-In и пептидом elf18. Справа: концентрация этилена в растениях табака, модифицированных EFR и INR-Vu (рецептор инцептина) при обработке водой, инцептином Vu-In и пептидом elf18

Eric A. Schmelz et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020

Поделиться

Догадка авторов подтвердилась: растения табака, экспрессирующие ген Vigun07g219600, в отличие от тех, что содержат другой трансген, оказались чувствительны к воздействию инцептина Vu-In. Это говорит о том, что белок, кодируемый этим геном, специфично индуцирует запуск защитных реакций в растении в присутствии HAMP инцептина.
Авторы видят большую роль совершенного открытия в выяснении и глубоком понимании взаимоотношений между растениями и травоядными насекомыми, что особенно важно в свете современных трендов на снижение использования пестицидов в сельском хозяйстве. Они продолжают исследования и планируют теперь разобраться в особенностях лиганд-белковых взаимодействий между обнаруженным рецептор-подобным белком и распознаваемыми им молекулами.

Ученые давно интересуются отношениями между растениями и их вредителями. Накопление знаний об этом имеет утилитарный смысл, однако порой может и просто удивлять, а то и пугать. Например, мы писали о том, как томаты, защищаясь, способны превратить поедающих их гусениц в каннибалов, а о самом страшном кошмаре кофемана мы рассказывали здесь.

Наталия Миранда

https://nplus1.ru/

Ключевые слова:
Читайте также:

Die 6 schädlichsten Lebensmittel für die Leber: Steigern Sie Ihr Gesundheitsbewusstsein

Die Leber ist ein äußerst wichtiges Organ, das dafür verantwortlich ist, den Körper von Giftstoffen zu reinigen und Galle zu produzieren, die für eine ordnungsgemäße Verdauung notwendig ist.
Подробнее »»

Top 6 Most Harmful Liver Foods: Raise Your Health Awareness

The liver is an extremely important organ responsible for cleansing the body of toxins and producing bile, which is necessary for proper digestion.
Подробнее »»

Топ-6 самых вредных продуктов для печени: повышайте сознание о вашем здоровье

Печень – чрезвычайно важный орган, ответственный за очищение организма от токсинов и выработку желчи, необходимой для правильного пищеварения.
Подробнее »»

Топ-6 найшкідливіших продуктів для печінки: підвищуйте свідомість про ваше здоров'я

Печінка - надзвичайно важливий орган, відповідальний за очищення організму від токсинів та вироблення жовчі, необхідної для правильного травлення.
Подробнее »»

Украинские источники молодости: тайна действенного напитка

В современном мире, где стресс, загрязненная среда и плохие привычки угрожают здоровью, многие ищут эффективные способы продления жизни и сохранения молодости.
Подробнее »»

bigmir)net TOP 100 Яндекс.Метрика

При использовании информации в печатном или электронном виде ссылка на www.neboley.com.ua обязательна.
Интернет–издание не несет ответственность за достоверность информации, размещенной в разделах народной медицины. Предупреждаем, прежде чем воспользоваться рецептами нетрадиционной медицины обязательно посоветуйтесь с врачом.
За содержание рекламы ответственность несет рекламодатель.

Электронная почта портала: info@neboley.com.ua