Исследователи из Университета Кумамото в Японии в сотрудничестве с Universidad de Castilla-La Mancha в Испании проанализировали реакции растений, зараженных паразитическими нематодами растений, и обнаружили, что стволовые клетки растений активируются с образованием галлов. Другими словами, исследователи показали, что нематоды, паразитирующие на растениях, способны эффективно манипулировать стволовыми клетками растений, чтобы они строили свои гнезда (галлы) в корнях растений.
Ожидается, что в будущем это открытие внесет вклад в сокращение ущерба, наносимого нематодами, за счет улучшения сортов сельскохозяйственных культур.Справочная информация: нематода, насекомое-вредитель.
Многие микроорганизмы живут в почве, и растения, как правило, без проблем взаимодействуют с ними. Однако некоторые микроорганизмы, например нематоды, паразитирующие на растениях, наносят растениям значительный вред. Когда эти нематоды вторгаются в растение или заражают его, на корнях образуется округлое гнездо, называемое галлом. Затем нематода поглощает питательные вещества из растения через желчь, что позволяет ему расти и производить много яиц.
До сих пор было мало что известно о том, почему растения создают эти гнезда нематод после заражения.Гипотеза: манипуляции со стволовыми клетками
Исследователи разработали эксперимент с использованием растения Arabidopsis thaliana, который проанализировал его реакцию на паразитирование нематодами. Хотя корни A. thaliana очень маленькие и их трудно оценить, им удалось получить очень точные результаты. Они получили большой объем генетических данных с помощью секвенатора нового поколения и выполнили несколько статистических анализов.
В результате исследователи обнаружили, что функция стволовых клеток растений, по-видимому, ненормально активирована заражением нематодами. Хотя многие из высших растений имеют небольшое количество стволовых клеток на границе между клетками ксилемы и флоэмы, активность этих стволовых клеток строго контролируется.
Однако, когда эти стволовые клетки начинают бесконтрольно расти, образуются аномальные ткани, подобные раку, и растение становится неспособным принять нормальную форму. В галлах исследователи обнаружили, что контроль активности стволовых клеток, который должен осуществляться очень точно при нормальных условиях, проявляется в условиях побега при заражении паразитическими червями. Другими словами, они думали, что нематоды манипулировали стволовыми клетками растений, чтобы построить свои гнезда.
Проверка: визуальная проверка стволовых клетокЧтобы проверить свою гипотезу, исследователи окрасили стволовые клетки в синий цвет и наблюдали за растениями от начала заражения нематодами до образования галла. Синяя окраска показала, что стволовые клетки распространяются по мере роста корней.
Это было подтверждением того, что нематоды захватили механизм контроля стволовых клеток растений, чтобы сделать свои гнезда.Будущее: от фермы к саду
Это исследование показало, что нематоды, паразитирующие на растениях, могут захватывать стволовые клетки растений. Это открытие очень важно для сельского хозяйства, поскольку оно позволит вывести улучшенные породы растений после того, как будет раскрыт механизм присвоения стволовых клеток.Например, практическое применение стволовых клеток растений, которое в настоящее время используется в Японии для выращивания таких культур, как клубника, спаржа, орхидеи и цикламен, включает использование стволовых клеток самых сильных растений для выращивания новых культур in vitro.
Однако технология индукции образования стволовых клеток очень сложна, и не так много культур, которые действительно могут использовать эти методы.«Нематоды могут поражать самые разные растения», — сказал профессор Шиничиро Сава, руководитель исследования в Университете Кумамото. «Эта способность активировать стволовые клетки большинства сельскохозяйственных культур — это технология, которой люди еще не обладают. В будущем, изучая, как паразитические нематоды растений манипулируют стволовыми клетками растений, мы надеемся, что сможем разработать технологии, которые сделают растения более разнообразными. и посевы ".