Научный взгляд: высокий уровень азота подрывает иммунитет растений

Даже для растений может быть слишком много хорошего. Когда уровень азота слишком высок, например из-за чрезмерного внесения удобрений, растения становятся более восприимчивыми к определенным возбудителям болезней.

Группа ученых из Мюнхенского технического университета попыталась установить причину этого явления. В ходе исследования был выявлен белок (пептид), который делает растение устойчивым к определенным бактериям. Однако его действие ограничено при высоком поступлении азота.

Известно, что в иммунном ответе растений участвуют гормоноподобные пептиды, поэтому существует сложная взаимосвязь между питанием растений и их здоровьем. Группа исследователей выявила одно из связующих звеньев этой взаимосвязи — С-концевые кодированные пептиды (CEPs). Это пептидные гормоны растений, известные как фитоцитокины, выполняющие различные функции в качестве мессенджеров — от реакции на стресс до образования корней, играют важную роль в иммунной защите растений.

В ходе исследования было показано, что растения более восприимчивы к бактериальным инфекциям, если вырабатывают меньше этих пептидных гормонов или если отсутствуют их сенсоры на поверхности клеток.

В процессе исследования подопытные растения подвергали воздействию патогенных бактерий рода Pseudomonas. При атаке бактерий растения вырабатывали больше пептидных гормонов, это свидетельствует о том, что пептидные гормоны тесно связаны с устойчивостью растений к бактериальным патогенам.

Азот является важным удобрением. Однако высокая концентрация азота влияет на сигнальный путь изучаемых пептидных гормонов. Исследование показало, что устойчивость к бактериям, опосредованная пептидными гормонами, снижается, когда растения подвергаются воздействию высоких концентраций азота, что делает их более восприимчивыми к болезням.

Полученные результаты исследования помогут изучить механизмы, лежащие в основе связи между питанием растений и их иммунной защитой, а также получить культуры, которые будут особенно устойчивы к болезням даже при умеренном внесении азота.

Важным фактором получения высокого урожая является использование здорового семенного материала. Во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) разрабатывают методы диагностики карантинных вредных организмов, а также средства борьбы с рядом патогенов. Для исследований используется самое современное оборудование, которое позволяет оптимизировать и ускорить процесс диагностики.

Источник: Jakub Rzemieniewski et al, CEP signaling coordinates plant immunity with nitrogen status, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-55194-x