Чрезмерные вложения в оборону подрывают «экономику» растений
Москва, 10:32, 23 Окт 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Ученые из Университета штата Мичиган приблизились к ответу на вопрос, могут ли растения одновременно вкладывать ресурсы в рост и защиту. Проект способен помочь понять природные экосистемы и повысить урожайность без зависимости от пестицидов.
Специалисты в лаборатории Грегга Хоу генетически изменили растения для максимального повышения устойчивости к атакам насекомых, сообщает phys.org. И такая защищенность ухудшила их рост и способность к размножению.
Результаты проекта исследователи представили в журнале PNAS. Они говорят в поддержку давней парадигмы, названной компромиссом между ростом и защитой. Растение располагает определенным энергетическим бюджетом. Использование ресурсов зависит от потребностей. Если больше энергии диет на рост, ухудшается защита, и наоборот.
В природе растения, похоже, следуют этому правилу. При засухе вспышке болезни или нашествии паразитов, они обороняются, что замедляет развитие. Но, если растению нужно быстро вырасти в борьбе за свет и ресурсы с соседями, падают его защитные функции.
Ученые сосредоточились на мерах против травоядных. Так, если гусеница начинает есть лист, система вырабатывает токсины для ее отпугивания. При отсутствии опасности растение закрывает ее 13 репрессорными белками, JAZ, останавливающими защиту для сохранения энергии. Бывший сотрудник лаборатории Хоу, Юки Йошида, генетически вывел вид без 10 этих протеинов.
«Оно производило защитные вещества даже при отсутствии угрозы. Как и ожидалось, растение было устойчиво к атакам насекомых, — сказал Цян Го из лаборатории Хоу. – Дополнительно такой арсенал защитил от грибков, нацеленных на растительные ткани. Но рост существенно замедлился, в сравнении с дикими аналогами».
Ухудшились и репродуктивные способности. Растение производило на треть меньше семян, чем обычно. Им требовалось больше времени на прорастание. Семена были меньше по размеру и отличались низким содержанием питательных жиров. Дополнительно, отсутствие белков увеличило потребление энергии, что уменьшило эффективность фотосинтеза.
Команда подчеркнула важность десятилетних попыток доктора Йошиды по одному убрать протеины JAZ.
«Он часто игнорировал нас, когда мы предупреждали о риске и сложности задачи. Но теперь, у нас есть новые способы изучения растений и создания полезных сочетаний их качеств», — подытожил один из авторов, Ян Майор.
