W jaki sposób rośliny bronią się przed patogenami?



PAP -Nauka w Polsce - 24 kwietnia 2019 13:20


Tak, jak ludzie i zwierzęta, rośliny bronią się przed patogenami dzięki swojemu systemowi odpornościowemu. Naukowcy odkryli właśnie, że aktywacja tego procesu rozpoczyna się za sprawą małych cząsteczek kwasów tłuszczowych – czytamy w „Science”.


Badacze z Uniwersytetu Technicznego w Monachium (TUM) zaobserwowali w komórkach roślin receptory, które identyfikują bakterie dzięki prostym cząsteczkom. "System immunologiczny roślin jest bardziej wyrafinowany, niż nam się wydawało" - powiedziała dr Stefanie Ranf z katedry fitopatologii TUM. Razem z międzynarodową grupą badawczą biochemik odkryła substancje, które aktywują proces obrony u roślin.

Do tej pory wydawało się, że komórki roślin rozpoznają bakterie dzięki skomplikowanym związkom chemicznym, np. ze ściany komórkowej bakterii. Podejrzewano, że może chodzić o molekuły złożone z tłuszczów i cukrów, lipopolisacharydy (LPS), inaczej endotoksyny. W 2015 r. zespół Ranf zidentyfikował receptor LORE (Lipo-oligosaccharide-specific Reduced Elicitation) i wszystko wskazywało na to, że aktywuje on odpowiedź obronną właśnie po wykryciu lipopolisacharydów bakterii.

"Zaskoczenie przyszło, kiedy chcieliśmy zbadać ten receptor dokładnie – wyjaśniła Ranf. - Naszym celem było ustalenie, jak LORE rozróżnia cząsteczki LPS. Do tego potrzebowaliśmy czystego lipopolisacharydu". Naukowcy dowiedli, że tylko niektóre próbki LPS z określonymi kwasami tłuszczowymi aktywowały proces obrony. We wszystkich tych próbkach stwierdzili przyczepione do nich molekuły wolnych kwasów tłuszczowych. Dopiero po miesiącach eksperymentowania byli w stanie odseparować je od LPS.

"Kiedy już udało się nam wyprodukować wysoce czyste LPS, stało się jasne, że komórki roślin w ogóle na nie nie reagują! Wtedy dotarło do nas, że odpowiedź immunologiczna nie jest wyzwalana przez LPS, ale przez te krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe" - emocjonuje się Ranf.

Te kwasy tłuszczowe stanowią bardzo proste pod względem chemicznym bloki budulcowe w porównaniu z dużo większymi LPS. Są bakteriom niezbędne i powstają w dużych ilościach, a potem łączą się z różnymi komponentami komórki. "Strategia komórek roślinnych identyfikujących bakterie poprzez ten bazowy budulec jest wysoce wyrafinowana: bakterie potrzebują tych kwasów tłuszczowych i stąd nie mogą one umknąć systemowi immunologicznemu roślin" - podsumowała Ranf.

W przyszłości wyniki badania mogą zaowocować wyhodowaniem roślin z jeszcze wydajniejszą odpowiedzią ze strony systemu odpornościowego. Możliwe również, że rośliny poddane działaniu kwasów tłuszczowych będą wykazywały zwiększoną odporność na patogeny.