Это первое открытие, раскрывающее молекулярные основы обнаружения запахов у растений, на создание которого ушло более 18 лет.
«Мы начали этот проект в 2000 году. Отчасти трудность заключалась в разработке новых инструментов для исследования запахов растений », – сказал профессор Казусиге Тухара из Токийского университета.
Растения обнаруживают класс молекул запаха, известный как летучие органические соединения, которые необходимы для многих стратегий выживания растений, включая привлечение птиц и пчел, отпугивание вредителей и реагирование на болезни близлежащих растений. Эти соединения также придают эфирным маслам характерный запах.
Команда Тухары подвергла клетки табака и четырехнедельные растения табака воздействию различных летучих органических соединений.
Они обнаружили, что молекулы запаха изменяют экспрессию генов, связываясь с другими молекулами, называемыми корепрессорами транскрипции, которые могут включать или выключать гены.
У растений молекулы запаха должны перемещаться в клетку и накапливаться, прежде чем они повлияют на поведение растений. У животных молекулы запаха распознаются рецепторами на внешней стороне клеток в носу и немедленно запускают сигнальный путь для распознавания запаха и изменения поведения.
"Растения не могут убежать, поэтому, конечно, они реагируют на запахи медленнее, чем животные.
Если растения могут подготовиться к изменению окружающей среды в течение одного дня, этого, вероятно, будет для них достаточно быстро ", – сказал Тухара.
Для растений скорость не нужна, но они могут распознавать гораздо большее количество молекул запаха.
"У людей около 400 рецепторов запаха. У слонов около 2000, больше всего среди животных.
Но в зависимости от того, сколько генов факторов транскрипции содержится в растениях, растения могут обнаруживать гораздо больше запахов, чем животные », – сказал Тухара.
Тухара представляет, как применить эти открытия, чтобы повлиять на качество или характер урожая без осложнений, связанных с редактированием генов или использованием пестицидов.
Фермеры могут опрыскивать свои поля запахом, связанным с желаемым поведением растений. Например, запах, который заставляет растения изменять вкус своих листьев, чтобы отпугнуть насекомых.
"Все существа общаются запахом. До сих пор наша лаборатория изучала внутривидовое общение: насекомое с насекомым, мышь с мышью, от человека к человеку.
Это понимание того, как растения общаются с помощью запаха, откроет возможности для изучения "обонятельного" общения между всеми существами ", – сказал Тухара.
Исследовательская группа Токийского университета сделала свои открытия, используя табак, обычный модельный организм.
Они ожидают, что исследовательские группы по всему миру скоро подтвердят открытие на многих других типах растений.