«Самоактивация» — часть стратегии успеха растений-паразитов

Растения-паразиты извлекают воду и питательные вещества из растений-хозяев. Но что делает этих паразитов такими успешными? Исследование под руководством профессора Сюзанн Викке из Института эволюции и биоразнообразия Мюнстерского университета показало, что некоторые растения-паразиты активируют свои органы питания (гаустории) независимо от растения-хозяина. Эта стратегия увеличивает их способность успешно заражать хозяина.

Результаты исследования

Учёные обнаружили, что паразиты уже производят различные вещества в своих семенах и выделяют их. Таким образом, они запускают развитие своих гаусторий даже без хозяина. Это позволяет молодым паразитам очень рано достичь состояния, в котором они могут особенно быстро и эффективно прикрепиться к растению-хозяину. Такая «самоактивация» органа питания паразита увеличивает их способность успешно заражать хозяина — ключевой фактор, объясняющий, почему с этими сорняками так трудно бороться в сельском хозяйстве.

Наблюдения исследователей

Исследователи наблюдали это явление у трёх видов растений-паразитов семейства заразиховых, которые поражают, например, масличные культуры, полевые бобы, рис или кукурузу и могут вызывать значительные потери урожая. К ним относятся виды, которые живут полностью за счёт своих хозяев, и другие, которые частично независимы после периода полной зависимости под землёй. Все они показали независимую предварительную активацию своих гаусторий, хотя и в разной степени.

По словам Викке, «исследование показывает, что этот механизм может быть более распространённым, чем предполагалось ранее». Результаты изменили фундаментальное представление о растениях-паразитах. Долгое время считалось, что эти вредители начинают развивать свои гаустории только тогда, когда хозяин выделяет специфические факторы роста.

Выводы и перспективы

Открытие того, что растения-паразиты инициируют ключевые процессы развития автономно и на очень ранних стадиях, открывает новые возможности для борьбы с паразитическими сорняками. Например, можно будет воздействовать на собственные сигнальные молекулы паразита, которые запускают формирование гаустория, или препятствовать ранней активации генов, связанных с гаусториями.

Исследование также показывает, что отдельные классы соединений могут оказывать значительно более сильное влияние на развитие гаусториев при совместном действии, чем при индивидуальном применении, и что специфические гены паразита активируются в определённые моменты времени развития, включая те, которые необходимы для установления сосудистой связи, через которую паразит в конечном итоге получает воду и питательные вещества от хозяина.

Более того, семена других видов растений — независимо от того, являются ли они хозяевами или нет — выделяют соединения, которые усиливают этот процесс самоактивации. Это подчёркивает общую плотность семян в заражённых почвах как ранее недооценённый экологический фактор, который может влиять на появление паразитов и который можно использовать в будущих стратегиях борьбы.

Методы исследования

Исследователи сочетали эксперименты по прорастанию и росту в строго контролируемых условиях с различными методами микроскопии, чтобы непосредственно наблюдать за развитием молодых паразитических растений. Для определения растворённых веществ исследователи использовали особо чувствительный метод анализа (UHPLC-MS/MS), который позволил им точно измерить крошечные количества различных молекул. Кроме того, они зафиксировали, какие гены включаются в клетках в точно определённые моменты времени и контролируют процессы развития.

Предоставлено Мюнстерским университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте