Изопрен и β-кариофиллен обеспечивают устойчивость растений посредством различных сигнальных путей

Изопрен и другие терпеноиды — важные биогенные летучие органические соединения с точки зрения химии атмосферы. Изопрен может повышать устойчивость растений к абиотическим стрессам, однако фундаментальные биологические причины его высоких выбросов изучены не полностью. Мы представляем доказательства ранее не описанной экологической функции изопрена и сесквитерпена β-кариофиллена. Мы показали, что изопрен и β-кариофиллен служат ключевыми компонентами сигнальных сетей растений, индуцируя устойчивость к микробным патогенам у соседних растений. Мы заражали Arabidopsis thaliana бактерией Pseudomonas syringae после воздействия чистых летучих терпеноидов либо летучих выделений трансформированных растений тополя или Arabidopsis. Полученные данные позволяют предположить, что изопрен индуцирует у растений-реципиентов защитный ответ, сходный с вызываемым монотерпенами, и этот ответ зависит от сигнального пути салициловой кислоты. В отличие от него, сесквитерпен β-кариофиллен индуцировал устойчивость посредством сигнального пути жасмоновой кислоты. Эксперименты в открытой среде показали, что природных биологических выбросов достаточно для индукции устойчивости у соседних растений Arabidopsis. Наши результаты свидетельствуют о том, что изопрен и β-кариофиллен служат аллелохимическими компонентами сложных сигнальных сетей растений. Понимание этой системы может быть использовано для усиления иммунитета растений к микробным патогенам в различных системах управления посевами.