Пресс-центр / новости / Наука /

Как наблюдать за защитными реакциями растений на атаки патогенов и вредителей?

Сотрудниками Отдела биомолекулярной химии ГНЦ ИБХ РАН были созданы автолюминесцентные репортеры для неинвазивной визуализации защитных ответов растений. С помощью бытовых фотоаппаратов была визуализирована в пространстве и времени активность фитогормонов салициловой и жасмоновой кислот в Arabidopsis thaliana и Nicotiana benthamiana на протяжении их нормального развития, а также в ответ на атаки вредителей и патогенов. Результаты исследования, выполненного при поддержке Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Nature Communications.

Григоров А.С.

Balakireva AV, Karataeva TA, Karampelias M, Mitiouchkina TY, Morozov VV, Macháček J, Shakhova ES, Perfilov MM, Belozerova OA, Kovalchuk SI, Palkina KA, Drážná N, Vondráková Z, Müller K, Kalachova T, Fleiss A, Fernandez-Moreno JP, Alonso JM, Stepanova AN, Fakhranurova LI, Markina NM, Gorbachev DA, Bugaeva EN, Delnova GM, Choob VV, Yampolsky IV, Petrášek J, Mishin AS, Sarkisyan KS

Сотрудники ИБХ РАН из лабораторий Александра Мишина, Татьяны Митюшкиной и Ильи Ямпольского в международной коллаборации представили систему, которая позволяет неинвазивно отслеживать в живых растениях активность двух ключевых защитных сигнальных путей — салициловой и жасмоновой кислот. Авторы создали линии растений, экспрессирующие автолюминесцентные репортеры, благодаря которым растение излучает свет только в то время и в тех тканях, в которых активированы механизмы защиты от патогенов и вредителей. Результаты исследования, выполненного при поддержке Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Nature Communications.

Главная трудность визуализации подобных физиологических ответов в том, что это сложные, часто контекст-зависимые процессы, разворачивающиеся в пространстве и во времени. Для понимания этих процессов важно видеть, где именно возникает сигнал, как быстро он распространяется и чем локальная реакция отличается от системной. Обычные для таких исследований методы требуют внешнего облучения растений светом, добавления люциферина или инвазивного отбора материала, поэтому цельную картину часто приходится собирать из разрозненных измерений.

Авторы показали, что новый подход, основанный на грибной биолюминесцентной системе, позволяет наблюдать такую динамику напрямую — при ранении, бактериальной инфекции, атаке насекомых-вредителей и даже в ходе нормального развития растения. В этом смысле работа делает развитие защитных ответов по‑настоящему наблюдаемыми на уровне целого организма. А для регистрации люминесцентного сигнала оказывается достаточно обычных цифровых камер.

march 18