Botrytis cinerea, возбудитель серой гнили — на редкость универсальный плесневый грибок: он поражает боле 200 видов растений, среди которых почти все фрукты и овощи, которые мы едим. Его не останавливают даже низкие температуры: за неделю он может прорасти и в холодильнике, если продукты были им заражены. 

Серая гниль на винограде (фото Nigel Cattlin). Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) узнали, что даёт Botrytis cinerea такую универсальность в отношении хозяев. У растений, как известно, есть собственная защита, аналог иммунитета, и патогену, будь то бактерия, гриб или оомицет, нужно эту защиту как-то преодолеть. Обычно молекулярной «отмычкой» для паразита служат какие-то белки, подавляющие защиту растений

Однако серая гниль пошла по другому пути. Как пишут в журнале Science Арне Вейберг (Arne Weiberg) и её коллеги, Botrytis cinerea использует известнейший механизм РНК-интерференции, вводя в растительные клетки малые регуляторные РНК, которые подавляют синтез защитных белков растений.

Исследователи наблюдали этот процесс при заражении серой гнилью растений арабидопсиса (резуховидки Таля): РНК гриба подавляла работу машины РНК-интерференции, которая обычно и препятствует развитию инфекции. 

Мутанты арабидопсиса, нечувствительные к этой РНК, оставались здоровыми, как и мутант самого гриба, который не мог больше синтезировать собственную интерферирующую РНК и заражать растения. Всё то же самое происходило и при использовании вместо арабидопсиса растений томата. 

По словам авторов, это первая работа, описывающая основанный на малых интерферирующих РНК антииммунный механизм, который используется растительными патогенами. Кроме того, нужно добавить, что в этом случае РНК-интерференция происходит между грибами и растениями, относящимися к отдельным царствам эукариот. (Противовирусную РНК-интерференцию, часто встречающуюся у эукариот, тут в учёт не берут — очевидно, из-за особого положения вирусов в живой природе.)

Впрочем, возможно, серая гниль не уникальна, и другие растительные паразиты тоже могут использовать этот механизм усмирения растительного иммунитета. Практический вывод отсюда более чем ясен: чтобы окоротить серую гниль, нужно найти способ подавить синтез её антииммунных РНК.

Истчонки: КОМПЬЮЛЕНТА

Растения должны точно знать время, когда цвести: чуть раньше положенного или чуть позже — и можно потерять все цветы, остаться без семян, уступить конкурентам в эволюционной гонке. Чтобы вовремя зацвести, нужно учесть множество внутренних и внешних факторов, увязать гормональный статус с продолжительностью светового дня, температурой и пр. Стоит ли удивляться, что цветение у растений контролируется целой сетью генов? 

A. thaliana, не цветущий при низкой температуре (слева) и цветущий при высокой (справа) (фото авторов работы).Исследователи довольно долго изучали эту самую сеть, но молекулярные механизмы, отвечающие, в частности, за «температурные датчики», оставались во многом неясными. Ясность тут удалось внести группе учёных из Института биологии развития Общества Макса Планка (Германия), которые сосредоточились на двух температурных генах — FLM (Flowering Locus M) и SVP (Short Vegetative Phase). А модельным объектом послужил старый добрый Arabidopsis thaliana, сиречь резуховидка Таля.

Как пишут Маркус Шмид и его коллеги в Nature, мРНК, считываемая с гена FLM, претерпевает альтернативный сплайсинг, то есть при созревании новосинтезированной мРНК из неё в зависимости от ситуации вырезаются те или иные куски, а оставшиеся монтируются друг с другом, так что в результате с одного гена можно получить разные матрицы для синтеза белка. У FLM есть два основных варианта мРНК — FLM-β и FLM-δ, и их соотношение как раз зависит от температуры: при низкой преобладает одна мРНК FLM, при высокой — другая. Молекулярная подгонка осуществляется довольно быстро: при возрастании температуры с 16 до 27 °C растению достаточно суток, чтобы сменить соотношение видов мРНК. Но регуляцию цветения разные варианты FLM выполняет в союзе с белком SVP. Когда холодно, белок FLM-β связывается с SVP, и этот белок-белковый комплекс взаимодействует с регуляторными областями в ДНК, которые отвечают за цветение. Комплекс FLM-β с SVP подавляет активность этих зон, и растение на холоде не цветёт. Если же температура повышается, то вслед за ней растёт и уровень FLM-δ, который вытесняет «холодовый» вариант из комплекса с SVP. «Тепловой» комплекс FLM-δ и SVP с регуляторами цветения в ДНК связывается плохо, и эти регуляторы активируются и запускают формирование цветков. 

То есть термодатчиком тут служит один и тот же ген, который при разных температурах даёт два разных, конкурирующих друг с другом белка, а конкретным молекулярным инструментом выступает альтернативный сплайсинг.

Очевидно, существует и какой-то механизм или особенность гена FLM, от которых зависит переключение сплайсинга с одного варианта на другой. Не секрет, что один и тот же вид растения может цвести в тех или иных широтах в разное время. И, скорее всего, это связано с вариациями в гене FLM, который переключается на разные варианты при разных пороговых температурах.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

 Ученые открыли общий механизм межклеточной коммуникации. У животных он задействован в работе мозга, а у цветковых растений — в размножении.

Резухови́дка Та́ля (лат. Arabidópsis thaliána) ВикипедияМеждународная команда исследователей выяснила, что пыльца растений, содержащая мужские половые клетки, взаимодействует с пестиком по тому же самому биохимическому пути, что и нервные клетки в мозге животных. Это не только добавляет знаний о размножении растений, но и убедительно доказывает сходство всего живого.

Что происходит в цветке

При опылении цветковых (покрытосеменных) растений пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и при благоприятных условиях прорастает. Из него тянется пыльцевая трубка, которая доходит до завязи пестика и служит каналом для проведения мужских половых клеток – спермиев. Достигая семяпочки (яйцеклетки) в завязи, один спермий оплодотворяет ее, а другой, сливаясь с полярными тельцами, образует эндосперм – запасающую ткань семени. Такой процесс называют двойным оплодотворением. На рост пыльцевой трубки влияют такие факторы, как концентрация ионов водорода (рН) и ионов кальция. Но суть их влияния до сих пор не была известна.

Универсальные каналы

Группа Хосе Фейджо (José Feijó), профессора Лиссабонского университета (Universidade de Lisboa), изучала данный процесс у табака и резуховидки Таля (Arabidópsis thaliána). Ученые обнаружили, что рост пыльцевой трубки у этих растений обеспечивают те же самые кальциевые каналы, что и в нейронах. Это глутаматные рецепторы – у растений их назвали глутамат-подобными рецепторами GLR (Glutamate receptors-like). Известно, что они играют ключевую роль в проведении нервного импульса, в работе синапсов и, в конечном счете, в процессах обучения и памяти. Их патологию считают причиной многих заболеваний: рассеянного склероза, болезни Альцгеймера, болезни Хантингтона и других. Совершенно неожиданным оказалось участие GLR в размножении растений. Биологи нашли и гены, ими управляющие, у резуховидки таких генов насчитали 20.

Чтобы выяснить роль рецепторов-каналов, биологи применили несколько разных методов: использовали стимулирующие и тормозящие вещества, измеряли микроэлектродами электрический ток в ткани растения и, наконец, выводили мутантов. Они выяснили, что работу рецепторов-каналов стимулирует аминокислота D-серин (D-Ser). Это редкая аминокислота, и до сих пор считали, что ее роль ограничивается только работой в нервной системе.

Средство управления

Оказалось, что D-серин действует на GLR каналы в верхушке пыльцевой трубки, вызывает усиление кальциевой проводимости и деполяризацию мембраны. Это совершенно новый сигнальный механизм для растений. Если удалить аминокислоту или иным способом заблокировать GLR каналы, пыльцевая трубка перестает расти или деформируется. Растение при этом становится стерильным, не образует семена.

Сама же аминокислота D-серин образуется в женском половом органе – в завязи пестика. Таким образом, пестик управляет ростом пыльцевой трубки и направляет мужские половые клетки прямо к цели.

Открытие интересно с нескольких сторон. Во-первых, ученые нашли молекулярную природу кальциевых каналов у растений, что оставалось загадкой в течение многих лет. Во-вторых, узнали новое о размножении растений. И, в-третьих, получили доказательство общности фундаментальных процессов у растений и животных. «Мы нашли, что в межклеточной коммуникации у животных и растений участвуют одни и те же структуры, — говорит Хосе Фейджо. — Это показывает, что эволюция повторяет найденные ей успешные механизмы снова и снова».

О том, что объединяет нас с пестиками и тычинками, ученые написали в журнале Science.

Источник: Infox.ru