Група дослідників з Мюнхенського технічного університету (TUM) вже зробила перші кроки до відповіді на питання, чому надлишок азоту шкодить рослинам.
Вони ідентифікували невеликий білок (пептид), який робить рослини стійкими до певних бактерій. Однак його дія обмежується при високому рівні азоту. Дослідження опубліковане в журналі Nature Communications.
«Імунна система рослин і людини більш схожі, ніж це може здатися на перший погляд. У рослин у процесах імунної відповіді беруть участь гормоноподібні пептиди. А також існує складний взаємозв’язок між харчуванням і здоров’ям», — пояснює Ральф Гюккельговен, професор фітопатології в TUM.
Разом із іншими дослідниками робоча група під керівництвом Мартіна Штегманна визначила одну з точок зв’язку цієї взаємодії: пептиди, що кодуються на C-кінці (CEP).
Це – рослинні пептидні гормони, відомі як фітоцитокіни, які виконують різні функції як речовини-месенджери — від реакції на стрес до формування коренів. Тепер дослідження показало, що вони також відіграють роль у імунному захисті рослин.
Дослідники довели, що рослини ставали більш вразливими до бактеріальних інфекцій, якщо вони виробляли менше цих пептидних гормонів або якщо їхні сенсори на поверхні клітин були відсутні. Було також показано, що рослини виробляли більше пептидних гормонів у відповідь на атаки бактерій.
Для цього вчені піддали експериментальні рослини впливу патогенних бактерій роду Pseudomonas. Це показало, що пептидні гормони тісно пов’язані зі стійкістю рослин до бактеріальних патогенів, а антибактеріальна резистентність залежить від рівня азоту.
Азот є важливим добривом. Однак високі концентрації азоту впливають на сигнальний шлях досліджуваних пептидних гормонів. Дослідження показало, що стійкість до бактерій, опосередкована пептидними гормонами, знижувалася, коли рослини зазнавали впливу високих концентрацій азоту, що робило їх більш вразливими до хвороб.
«Ці результати є відправною точкою для подальшого вивчення причин і механізмів, що лежать в основі цього зв’язку між поживним статусом рослини та імунним захистом», — пояснює Гюккельговен.
Дослідження має важливе значення для сільськогосподарської практики. Підвищена вразливість до певних хвороб через надлишок азоту може обмежувати здоров’я врожаю.
Гюккельговен зазначає: «Завдяки нашим новим знанням у майбутньому може стати можливим виведення культур, які будуть особливо стійкими до хвороб навіть при помірному використанні азоту».
