Исследовательская группа из Университета Хоэнхайма под руководством физиолога растений профессора доктора Х. Андреас Шаллер прояснил давно открытый вопрос. Как и где в растениях образуются так называемые пептидные гормоны, контролирующие многочисленные процессы в растении? «Они играют важную роль в защите от насекомых, например, и контролируют процессы развития, такие как опадение осенних листьев и лепестков цветов», - говорит Шаллер..
Как растения вырабатывают пептидные гормоны?
Сами гормоны были обнаружены в течение некоторого времени. Однако его происхождение было сомнительным. Исследовательская группа обнаружила, что это двухэтапный процесс. «На предварительной стадии образуется более крупный белок, из которого затем отделяется небольшой гормон», - объясняет Шаллер. «Теперь мы смогли изучить этот процесс и выяснили, какие ферменты ответственны за расщепление этого белка».
Когда растение получает все питательные вещества из своих листьев, в игру вступают пептидные гормоны, которые вызывают опадение листьев
кресс-салат в качестве тестового объекта
Исследование проводилось не по целому ряду пептидных гормонов, а, в частности, по тому, который отвечает за сброс листьев растением. В качестве тест-объекта ученые использовали кресс-салат (Arabidopsis thaliana), который часто используется в качестве модельного растения в исследованиях. Причина этого в том, что растение имеет относительно небольшой геном, состоящий в основном из закодированных сегментов ДНК. Кроме того, его хромосомный набор сравнительно невелик, он быстро растет, неприхотлив и поэтому прост в выращивании.
Испытательные растения кресс-салата в основном размножаются меристемной культурой
Цель и реализация
Целью исследовательской группы было предотвратить опадение листьев. Для этого нужно было идентифицировать все протеазы (ферменты), участвующие в опадении листьев, и найти способ их ингибировать. «Мы заставляем растение образовывать ингибитор в тот самый момент, когда начинаются цветы», - объясняет Шаллер. «Мы используем другой организм в качестве инструмента для этого». Используется очень нелюбимый огородниками грибок: фитофтора, возбудитель фитофтороза картофеля. Введенный в нужное место, он вырабатывает нужный ингибитор, и растение сохраняет свои лепестки. Шаллер: «Теперь мы знаем, что за этот процесс ответственны протеазы и как на них можно влиять».
В ходе дальнейшей работы исследователи смогли выделить ответственные протеазы и провести дальнейшие испытания в лаборатории. «В конечном итоге есть три протеазы, которые необходимы для опадения лепестков», - говорит Шаллер. Удивительно, однако, то, что эти так называемые субтилазы тесно связаны с веществами, используемыми в моющих средствах для удаления белковых пятен. Исследователи уверены, что этот процесс сходен почти у всех растений. «Это имеет огромное значение в растительном мире - как для природы, так и для сельского хозяйства», - говорит Шаллер.