Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Лучшие друзья и ненадежные напарники
На вашей коже проживает огромное количество бактерий. Они ваши друзья, так как они защищают вас от вредных захватчиков. Вы удивитесь, но растения имеют похожий механизм! Их листья наполнены микроорганизмами. У этих растений, как и у нас, есть микробные друзья, которые помогают им процветать, несмотря на патогены, скрывающиеся за каждым углом.
Кристин Фогель и ее коллеги из ETH Zürich, Швейцария, исследовали бактерии на модельном растении Arabidopsis thaliana (растение близкое к цветной капусте, горчице, и белокочанной капусте). Согласно их исследованиям, это растение может оказаться застигнутым в несправедливой дружбе со многими микробами.
В природе сотни видов бактерий колонизируют листья растений. Эти симбиотические бактерии помогают бороться с вредными микроорганизмами. Такие отношения между растением и микробами называются мутуализм. Исследователи в нашем эксперименте хотели узнать, действительно ли все присутствующие на листьях бактерии помогают, или некоторые из них никак не принимают участия. Команда выращивала растения только с одной симбиотической бактерией за раз, и вводила один и тот же патоген во все растения. Затем, они определяли, осталось ли растение здоровым (это означает, что бактерия помогла) или заболело (бактерия не помогла). После тестирования 224 (!) симбиотических бактерий на растениях, оказалось, что настоящих друзей у растения немного: только одна из пяти бактерий действительно помогла отбиться от злодеев! Неужели большинству все равно?
Чтобы исследовать этот вопрос глубже, исследователи создали вариант Arabidopsis с ослабленной иммунной системой. Они отключили центральную регуляцию механизма, который определял присутствие микробов (как хороших, так и плохих). Это означает, что растение больше не сможет обнаруживать захватчиков. Будет ли это означать, что на помощь поспешит больше бактерий? Как оказалось, еще меньше микроорганизмов защитило своего хозяина.
В двух случаях, отключение сенсорного механизма помогло выявить бактерий – перебежчиков! Два вида бактерии Xanthomonas активно помогали здоровому растению, но всякий раз, когда был предоставлен шанс, например, как в случае с растением с ослабленным иммунитетом, они съедали своего хозяина до того, как до него доберется “настоящий” патоген. Бактерии с таким подлым образом жизни называются “условно-патогенными микроорганизмами”, и могут также находиться в нашем кишечнике и на коже.
Ученые подозревали, что отключение механизмов иммунной системы также нарушило линию связи между растением и его друзьями. Чтобы проверить свою догадку, ученые сосредоточили свое внимание на одном конкретном семействе бактерий, Rhizobium, потому что в этом семействе присутствуют как друзья, так и враги Arabidopsis. Более половины генетических различий этого семейства были обнаружены в “системах секреции”, которые являются бактериальными эквивалентами коммуникационных каналов. Когда исследователи отключили систему секреции у “дружественного” Rhizobium, бактерия больше не помогала растению бороться с захватчиками.
Итак, можно сделать вывод, что чтобы дружить, нужно оставаться на связи! Это относится не только к людям, находящимся в изоляции из-за COVID-19, но и к растениям. Данное открытие помогает ученым разрабатывать новые технологии для защиты наших самых важных растений – сельскохозяйственных культур. Производство продуктов питания часто становится подвержено инфекциям, и фермеры используют пестициды для борьбы с ними. Пестициды обеспечивают нас запасами продовольствия, что является большим достижением, но они также наносят вред окружающей среде (а в некоторых случаях, даже нам самим). Новое понимание иммунологии растений дает селекционерам свежие идеи о том, как улучшить иммунную систему растений, чтобы мы смогли оставить пестициды в прошлом.
Перевод был сделан Марией Мартыновой
Изображение: https://researchoutreach.org/articles/subcellular-dissection-plant-immunity-towards-bacteria/
micro-bites.org 