Заговор овощей
Повилика, паразитирующая на растении-хозяине. Фото: Flickr

Повилика, паразитирующая на растении-хозяине. Фото: Flickr

Паразитические растения обмениваются геномом со своими хозяевами; это открытие может спасти пораженные сельскохозяйственные урожаи

Ботаники обнаружили совершенно новый способ коммуникации растений. Согласно исследованию Джеймса Вествуда из Политехнического университета Виргинии, опубликованному в журнале Science, повилика — паразитическое растение семейства Вьюнковые — способна извлекать генетический материал из растения-хозяина и обмениваться с ним своим РНК.

«Перемещение РНК между клетками одного растения хорошо документировано, в отличие от межвидовой транспортировки РНК. Cuscuta pentagona (повилика) — паразитическое растение образует симпластные связи со своим хозяином и впитывает его матричные РНК (мРНК). Мы секвенировали транскриптом из Cuscuta, растущей на резуховидках (Arabidopsis) и томатах, и обнаружили, что мРНК перемещается в больших количествах в обоих направлениях. Эти данные демонстрируют, что паразитические растения способны обмениваться большими долями своего транскриптома с хозяевами, обеспечивая потенциальный механизм межвидового РНК-взаимодействия и горизонтального переноса генов», — говорится в исследовании.

По словам исследователя, это может быть простым средством, с помощью которого растения получают энергию друг от друга. «Типичный способ коммуникации растений — через химические вещества, выделяемые листьями или корнями. То, что они при этом еще и обмениваются РНК, является новой и совершенно не изученной концепцией», — цитирует Verge Вествуда.

Это открытие может сделать прорыв в сельском хозяйстве, если получится изучить механизм обмена РНК и понять, можно ли его использовать для защиты кормовых трав, овощных и бахчевых культур от паразитических видов, говорит биолог. Сегодня фермеры применяют против паразитов специальные химические вещества — гербициды, в том числе и для борьбы с повиликой, чаще всего поражающей грядки с томатами, клюквой и люцерной. Необходимость в гербицидах отпадет, если развести сельскохозяйственные растения, чей геном изначально приспособлен против паразитической РНК. Прежде чем создать такие модифицированные агрокультуры, ботаники намерены убедиться, что растение-хозяин действительно умеет расшифровывать последовательности чужого генома.

Команда Вествуда изучала образцы ткани томата, который был поражен повиликой — она обвивается вокруг хозяина и питается его соками. Поскольку отдельные геномы повилики и томата уже давно расшифрованы, биологи могли сравнить с ними свои образцы. В ходе сравнения выяснилось, что представитель пасленовых обменялся с паразитом тысячами последовательностей рибонуклеиновой кислоты. «Это удивительно по множеству причин! Во-первых, если вы думаете о настоящем паразите, то предполагаете, что он просто питается полезными веществами хозяина и не отдает ему генетический материал», — объяснил ученый, подчеркнув, что удивляет и размах обмена РНК.

Вполне возможно, что паразит использует свои РНК для «шпионажа» за организмом того, на ком паразитирует, а также «взлома» их сосудистой системы — например, для смягчения клеточных стенок растения. «Паразит фактически отправляет информацию в стан противника. Логично, что РНК будет работать, чтобы помочь паразиту обосноваться в хозяине», — говорит Вествуд.

Коммуникации между растениями ученые изучают не первое десятилетие. В восьмидесятых зоолог Дэвид Роудс из Вашингтонского университета обнаружил, что ива ситхинская, в ответ на нападение коконопрядов и белой бабочки, изменяла свой биохимический состав. Ее листья становились менее вкусными и питательными, из-за чего питавшиеся ими агрессоры почти не росли. Когда биолог покормил личинок листьями соседней здоровой ивы, ничего не изменилось — насекомые росли аномально медленно. Ученый пришел к выводу, что у двух разных ив проходили одинаковые биохимические процессы — зараженное дерево неизвестным образом передало сообщение незараженному, после чего оно тоже изменило состав листьев для борьбы с насекомыми.

Открытием «говорящих растений» вдохновился молекулярный биолог Тед Фармер, изучавший фитогормоны. Он исследовал полынь, выделяющую метилжасмонат для отпугивания насекомых. В одном из экспериментов биолог просто положил полынь с надкусанными листьями в герметичную емкость с кустами томата. Овощ сразу начал выделять ингибиторы протеазы, отравляющие вредителей.

Сегодня ботаники уверены, что почти все растения на свете выделяют летучие органические соединения в ответ на раздражающие факторы. Эти химические сообщения имеют универсальный характер для всего зеленого царства, поэтому их могут улавливать растения других видов — табак понимает предостережение полыни, а лимская фасоль реагирует на биохимическую эмиссию огурца. Растения умеют общаться и с животными, например, призывая насекомых-хищников, питающихся травоядными. Маис, на который нападают гусеницы травяной совки, выделяет облако летучих соединений, привлекающее опаснейших ос-паразитов, которые набрасываются на гусениц и откладывают яйца в их телах. Сигналы растений распознают муравьи, моль, колибри и даже черепахи. Тед Фармер исследовал взаимоотношения последних с капустой.

В Фергюсоне все спокойно Далее в рубрике В Фергюсоне все спокойноПродолжавшиеся пять дней с момента убийства чернокожего подростка беспорядки в американском Фергюсоне закончились мирным шествием; полицейские покинули центр города Читайте в рубрике «Наука и технологии» Казань выбрала лучшие стартапыИнвесторы на Kazan Startup Weekend в ИТ-парке начали сотрудничество с несколькими стартапами Казань выбрала лучшие стартапы

Комментарии

16 августа 2014, 15:31
Растения состоят из материи,а как мы знаем любая материя частично или полностью взаимодействует с другой,поэтому ничего удивительного в открытии нет,рано или поздно это должно было случиться. Так же как признание высшей организации и индивидуальности пауков.
18 августа 2014, 09:10
Ну что ж, весьма любопытное открытие, остается только пожелать ученым успехов на их долгом дальнейшем пути исследования взаимодействия растений между собой. Надеюсь, в итоге это действительно даст полезные результаты.
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Анализ событий России и мира
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях. Только экспертный взгляд на события
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»