Вы можете обнаружить, что тянетесь за болеутоляющим, когда у вас начинается головная боль, и кажется, что растения делают нечто подобное: в состоянии стресса от окружающих их опасностей растения способны производить собственный аспирин.
В новом исследовании более подробно рассматривается этот конкретный механизм самозащиты у растений и то, как регулируется производство активного метаболита аспирина — салициловой кислоты.
Там, где салициловая кислота веками использовалась людьми для лечения боли и воспаления, у растений она играет фундаментальную роль в передаче сигналов, регуляции и защите от патогенов.
Производится в хлоропластах (крошечные зеленые органеллы, в которых осуществляется процесс фотосинтеза ) и обычно образуется в ответ на стресс.
«Это похоже на то, как растения используют болеутоляющее средство от боли, как и мы», — говорит биолог растений Вильгельмина ван де Вен из Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR).
Чтобы лучше понять сложную цепочку реакций, которые растения выполняют в условиях стресса, ван де Вен и ее команда провели биохимический анализ растений, мутировавших, чтобы заблокировать эффекты ключевых сигнальных путей стресса.
Экологические стрессы производят активные формы кислорода (АФК) во всех живых организмах. Один из примеров, с которым вы, возможно, знакомы, — это солнечные ожоги на коже, если вы проводите слишком много времени под прямыми солнечными лучами без солнцезащитного крема.
В случае растений эти стрессы включают недружественных насекомых, засуху и чрезмерную жару. В то время как высокие уровни АФК в растениях могут быть смертельными, меньшие количества выполняют важную функцию безопасности, поэтому регулирование является ключевым.
Исследователи использовали кресс-салат или арабидопсис в качестве модельного растения для экспериментов. Они сосредоточились на молекуле раннего предупреждения под названием MEcPP, которая также была обнаружена в бактериях и малярийных паразитах.
Похоже, что когда MEcPP накапливается в растении, он запускает химическую реакцию и реакцию, включающую салициловую кислоту.
Эти знания могут помочь нам изменить растения, чтобы они были более устойчивыми к опасностям окружающей среды в будущем.
«На несмертельных уровнях АФК подобны экстренному призыву к действию, позволяющему производить защитные гормоны, такие как салициловая кислота», — говорит генетик растений Джин-Чжэн Ван из UCR. «ROS — палка о двух концах».
«Мы хотели бы иметь возможность использовать полученные знания для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур. Это будет иметь решающее значение для снабжения продовольствием в нашем все более жарком и ярком мире».
Мы еще многого не знаем о молекуле MEcPP и ее функции, но понимание того, как работает этот механизм, может помочь ученым использовать его для собственного использования: выращивать растения, которые лучше справляются со стрессами и нагрузками.
Мы знаем, что растения, как и животные, находятся под растущим давлением со стороны потепления мира , и неясно, сколько видов смогут выжить, поскольку средние температуры продолжают расти.
Как отмечают исследователи, стрессы, изучаемые в этом исследовании — реакции на высокую температуру, постоянный солнечный свет и нехватку воды — все это испытывают растения в мире прямо сейчас… и, конечно, если растения находятся в беда, мы тоже.
«Эти воздействия выходят за рамки нашей пищи», — говорит молекулярный биохимик Катаюн Дехеш из UCR.
«Растения очищают наш воздух, изолируя углекислый газ, дают нам тень и обеспечивают среду обитания для многочисленных животных. Преимущества повышения их выживания экспоненциальны».
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.