Изследователите работят за повишаване на имунитета на растенията срещу топлината

Когато температурите станат твърде високи, хората не са единствените, които усещат изгарянето. Топлинният стрес оказва огромно влияние върху растенията, от които хората зависят за храна и ресурси. Някои естествени защити на растенията не са оборудвани да се справят с високи температури, което ги прави по-уязвими към патогени и насекоми вредители, четем в онлайн публикация на автора Али Роден, в SeedWorld – списание за производството на семена в САЩ, 30 юни 2022 г. (https://seedworld.com/)
И още от публикацията:
„Резултатите от модела за райони на Европа и Северна Америка, свързани с тежките горещи вълни в Чикаго през 1995 г. и Париж през 2003 г., показват, че бъдещите горещи вълни в тези райони ще станат по-интензивни, по-чести и по-продължителни през втората половина на 21 век ”, споделя изследване на Американската асоциация за развитие на науката.
Въздействието на вредителите и болестите по растенията се усеща в целия свят, като загубата е до 40% от продукцията на културите в световен мащаб, според Организацията на ООН за прехрана и земеделие. Това струва на световната икономика над 220 милиарда долара всяка година. Учените вярват, че са идентифицирали протеин в растителните клетки, който сочи защо имунитетът отслабва, когато температурите се повишават, и са открили как да обърнат загубата и да засилят защитните сили на растенията, според съобщение  от университета Дюк, САЩ.
Учените са знаели, че температури над средните влияят върху способността на растението да произвежда салицилова киселина, защитен хормон, който активира имунната система и предотвратява нашествениците да причинят твърде много щети. Но изследователите не разбираха напълно молекулярната основа на този срив на имунитета.
В проучване от 2017 г. Sheng-Yang Нe, биолог от университета Дюк, и Бетани Хуот, тогава завършила студентка, откриват, че дори кратките горещи вълни могат значително да повлияят на хормоналните защити в растенията Arabidopsis thaliana, правейки ги по-податливи на инфекция от бактерията Pseudomonas syringae.
Обикновено нивата на салицилова киселина в листата на растенията се увеличават 7 пъти, за да се предотврати разпространението на бактерии, когато са атакувани от патогени. Когато температурите надхвърлят 86 градуса по Фаренхайт (30⁰С – б.р.) за два дни, растенията не са в състояние да произведат достатъчно защитни хормони, за да се борят с инфекцията, се споделя в съобщението.
„Растенията получават много повече инфекции при високи температури, защото нивото на основния им имунитет е понижено“, каза Хе. „И така, искахме да знаем как растенията усещат топлината? И можем ли всъщност да го поправим, за да направим растенията устойчиви на топлина?“
За да се повлияе на бъдещата продоволствена сигурност, стратегията за защита на имунитета, използвана в растенията Arabidopsis, трябва да работи и при културите, според изследователите.
Gene CBP60g: Свързващият елемент
Съавторите Danye Castroverde и Jonghum Kim посветиха няколко години на провеждане на подобни експерименти с различни гени. Всеки път мутантните растения се разболявали по време на топлите периоди, така че прилагали различна стратегия.
Учените са използвали секвениране от следващо поколение, за да анализират показанията на гените в заразени растения Arabidopsis при стандартни и повишени температури. Тестът установява, че много от гените, потиснати при по-високи температури, се контролират от гена CBP60g.
„Генът CBP60g действа като главен превключвател, който контролира други гени, така че всичко, което регулира надолу или „изключва“ CBP60g, означава, че много други гени също са изключени – те не произвеждат протеините, които позволяват на растителната клетка да се изгражда салицилова киселина“, се обяснява в съобщението. Допълнителни изследвания доказаха, че клетъчната машина, необходима за започване на разчитане на генетични инструкции в гена CBP60g, не може да се сглоби правилно, когато температурата е твърде висока, което води до повреда на имунната система на растението. Мутантните растения Arabidopsis с ген CBP60g са винаги „включени“, поддържат високи нива на защитния хормон и задържат бактериите дори при топлинен стрес.
След това изследователите откриха начин да манипулират устойчивите на топлина растения, за да активират превключвателя CBP60g само когато са в опасност, предотвратявайки спиране на растежа. Това е от решаващо значение за повишаване на защитата на растенията, без да се намаляват добивите. Тези констатации могат да бъдат от полза за хранителните доставки, засегнати от изменението на климата, смята той. За щастие, екипът разкри, че повишените температури имат подобен ефект върху защитата на салициловата киселина в доматите, рапицата и ориза. Последващи експерименти с рапица са показали обещаващи резултати досега, се споделя в съобщението. „Успяхме да направим имунната система на цялото растение по-здрава при високи температури“, каза Хе, един от учените, участвал в изследванията. „Ако това е вярно и за културните растения, това е наистина голяма работа, защото тогава имаме много мощно оръжие.“ изразява надежда той.

Адаптация – ПЗ