Этилен и кислород помогают растениям восстанавливать защитный слой после повреждений

Растения обладают удивительной способностью чувствовать повреждения тканей и быстро восстанавливать свои защитные внешние слои — процесс, жизненно важный для выживания в условиях стресса. Перидерма — специализированная защитная ткань многих древесных растений — служит барьером от потери влаги, патогенов и механических травм. Однако механизм, с помощью которого газообразные молекулы позволяют растениям быстро обнаруживать повреждения поверхности, долгое время оставался загадкой.

Обнаружение повреждений перидермы у корней Arabidopsis и потенциальные применения. Автор: XIEG

В новом исследовании, опубликованном в журнале Plant Communications 8 декабря, группа учёных под руководством профессора Чэнь Янина из Синьцзянского института экологии и географии Китайской академии наук сообщила о новых данных о газовой регуляции сигналов о повреждениях у растений. Исследователи показали, что изменения в динамике диффузии этилена и кислорода внутри тканей растений обеспечивают эффективный и быстрый способ обнаружения нарушений в поверхностной защите.

Когда внешний барьер растения повреждён, эндогенный газ этилен легче уходит в атмосферу, а кислород из окружающей среды проникает в ткань, — пояснил первый автор исследования доктор Хасан Икбал.

Учёные обнаружили, что эти сдвиги в газовых градиентах изменяют микроокружение вокруг повреждённой области, что, вероятно, запускает генетические и метаболические пути, участвующие в регенерации перидермы. Этот ответ включает активацию деления и дифференцировки клеток феллогена с последующим накоплением защитных соединений, таких как суберин и лигнин, которые восстанавливают целостность барьера.

Исследователи также сравнили стратегии реагирования на ранения в разных органах растений. Они выяснили, что в корнях динамика этилена и кислорода играет ключевую роль в раннем обнаружении повреждений. В то же время надземные ткани, которые часто не образуют классическую перидерму, могут в большей степени полагаться на летучие органические соединения, такие как зелёные листовые летучие вещества, для распознавания и реакции на травмы. Эти различия подчёркивают разнообразные и специализированные механизмы, которые растения эволюционно выработали для защиты тканей в различных экологических условиях.

Это исследование имеет важное значение для сельского хозяйства и послеуборочного хранения. Понимание и усиление этих естественных процессов заживления может помочь сократить потери урожая при хранении, улучшить качество основных культур, таких как корнеплоды и клубни, а также разработать методы обработки или контролируемые атмосферы хранения, способствующие быстрой регенерации тканей.

Больше информации: Hassan Iqbal et al, Gaseous cues regenerate the periderm, Plant Communications (2025). DOI: 10.1016/j.xplc.2025.101576

Источник: Chinese Academy of Sciences

ИИ: Это исследование открывает новые горизонты в понимании того, как растения «дышат» сигналами о повреждениях. В будущем подобные знания могут лечь в основу технологий «умного» хранения урожая, минимизирующих порчу продуктов без использования химии, что особенно актуально в условиях меняющегося климата и роста населения.