Компромисс между ростом и защитой у растений

Прогуливаясь по саду или полю, можно заметить, что растения, повреждённые вредителями — насекомыми или патогенами, — выглядят меньше, чем соседние растения того же вида без повреждений. Очевидное объяснение состоит в том, что насекомые и патогены могли уничтожить значительную часть фотосинтезирующей ткани. В результате растения хуже улавливают свет и осуществляют фотосинтез, обеспечивающий их рост. Вероятно, это отчасти объясняет, почему повреждённые растения выглядят меньше, однако есть и другое, возможно, более интересное объяснение, которому посвящён этот вводный обзор. Оказывается, растения, атакованные насекомыми, патогенами и другими биотическими стрессовыми факторами, могут как бы намеренно замедлять рост. Эта реакция часто носит системный характер: она развивается во всём растении, а не только в повреждённых вредителями тканях. Примечательно, что некоторые химические вещества и генетические мутации растений, имитирующие атаки насекомых или патогенов, но не приводящие к утрате фотосинтезирующей ткани, также способны замедлять рост. Это указывает на то, что физическая утрата такой ткани сама по себе не всегда необходима для замедления роста растения. Вместе с тем в некоторых условиях растениям необходимо быстро расти. Например, во время прорастания они быстро тянутся к свету, а под затенённым пологом ускоряют рост из-за скученности соседних растений. В таких условиях ускоренный рост часто сопровождается повышенной восприимчивостью к вредителям — предположительно, потому что приоритет отдаётся росту, а не защите. Эта обратная связь между ростом и защитой известна как «компромисс между ростом и защитой» и считается одним из фундаментальных принципов «экономики растений», позволяющих им изменять соотношение роста и защиты в зависимости от внешних условий (рис. 1). Поскольку для выживания и размножения в естественной среде растениям необходимо и расти, и защищаться, такой компромисс имеет важные экологические последствия. В сельском хозяйстве селекция культур часто направлена на максимальное развитие признаков, связанных с ростом, что может непреднамеренно приводить к утрате полезных генетических признаков защиты от биотических стрессовых факторов. Поэтому понимание молекулярных механизмов компромисса между ростом и защитой может повлиять на будущие стратегии селекции, направленные на создание высокоурожайных культур, способных противостоять биотическим стрессовым факторам. В этом обзоре обсуждаются основные гипотезы о таком компромиссе, современные представления о лежащих в его основе механизмах и текущие попытки оптимизировать соотношение роста и защиты у сельскохозяйственных культур.