Паразитические растения «самоактивируют» свои органы для успешного заражения

Немецкие учёные выяснили, почему некоторые паразитические сорняки так успешно заражают сельскохозяйственные культуры. Исследование показало, что они способны самостоятельно активировать свои питающие органы ещё до контакта с растением-хозяином.

Чтобы в итоге выпустить тысячи крошечных семян, ветвистая заразиха (Phelipanche ramosa) формирует разветвлённые, незелёные цветущие побеги после примерно двух месяцев развития на корнях растения рапса (на заднем плане). Автор: Susann Wicke

Паразитические растения, такие как представители семейства заразиховых, извлекают воду и питательные вещества из растений-хозяев, нанося серьёзный ущерб урожаям. Новое исследование под руководством профессора Сюзанн Викке из Института эволюции и биоразнообразия Мюнстерского университета, опубликованное в Science Advances, раскрывает ключевую стратегию их успеха.

Механизм самоактивации

Учёные обнаружили, что семена паразитов уже содержат и выделяют различные вещества, которые запускают развитие гаусториев (специализированных питающих органов) даже в отсутствие хозяина. Это позволяет молодым паразитам достичь состояния, в котором они могут прикрепиться к растению-хозяину особенно быстро и эффективно. Такая «самоактивация» повышает их способность к успешному заражению, что объясняет, почему с этими сорняками так сложно бороться в сельском хозяйстве.

Феномен наблюдали у трёх видов паразитических растений из семейства заразиховых, которые поражают, например, масличные культуры, полевые бобы, рис или кукурузу и могут вызывать значительные потери урожая.

Последствия для науки и сельского хозяйства

По словам профессора Викке, «исследование указывает, что этот механизм может быть более распространённым, чем предполагалось ранее». Результаты меняют прежнее представление о том, что паразиты начинают развивать гаустории только в ответ на сигнальные молекулы хозяина.

Открытие того, что паразитические растения автономно и на очень ранних стадиях запускают ключевые процессы развития, открывает новые пути для борьбы с ними. Например, появится возможность воздействовать на собственные сигнальные молекулы паразита, запускающие формирование гаусториев, или вмешиваться в раннюю активацию связанных с этим генов.

Кроме того, семена других видов растений — как хозяев, так и не-хозяев — выделяют соединения, усиливающие этот процесс самоактивации. Это указывает на общую плотность семян в заражённой почве как на ранее недооценённый экологический фактор, влияющий на успешность паразита.

Методы исследования

Учёные комбинировали эксперименты по проращиванию и росту в строго контролируемых условиях с различными методами микроскопии. Для определения растворённых веществ использовался высокочувствительный метод анализа (UHPLC-MS/MS), позволивший точно измерить крошечные количества разных молекул. Также фиксировалась активность генов, контролирующих процессы развития в клетках в определённые моменты времени.

Больше информации: Guillaume Brun et al, Seed metabolites headstart haustoriogenesis and potentiate aggressiveness of parasitic weeds, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.aea1449

Источник: University of Münster