Бактериальный пластырь лечит листья

Целлюлоза из бактерий ускоряет заживление повреждений на растениях.



Целлюлоза обычно ассоциируется у нас с деревьями, хотя на самом деле она есть у всех растений ­– из целлюлозы сделаны стенки растительных клеток. Но, кроме растений, её синтезируют некоторые бактерии. По химической формуле бактериальная целлюлоза не отличается от растительной.

Однако между ними есть различия на макромолекулярном уровне: бактериальная целлюлоза химически чище, в ней нет примесей гемицеллюлозы и лигнина, у неё большая гидрофобность и она более гибкая. Свою целлюлозу бактерии выводят из клеток наружу, где её полимерные молекулы могут укладываться самым разным способом; своими отличиями от растительной целлюлозы она обязана во многом надмолекулярным структурным особенностям. Бактериям она нужна для прочных бактериальных плёнок, которые одновременно удерживают их на субстрате и защищают от неприятных внешних воздействий. Бактериальную целлюлозу используют и люди: её кое-где едят, её используют в бумажной промышленности, с её помощью лечат ожоги и другие травмы. У бактериальной целлюлозы есть свойство способствовать регенерации тканей, причём не только у животных, но и, как оказывается, у растений.

Сотрудники испанского Центра сельскохозяйственной геномики описывают в Science Advances эксперименты с растениями табака Nicotiana benthamiana и арабидопсиса Arabidopsis thaliana: у них надрезали листья, и на некоторые надрезы накладывали пластырь из бактериальной целлюлозы, которую получали в виде толстого мягкого слоя над бактериальной культурой. Спустя неделю 80% повреждений под целлюлозными пластырями зажили, тогда как из надрезов без пластырей зажило только 20%. Растения часто размножают черенкованием, отламывая у него ветку или часть стебля и сажая её в специальный субстрат, чтобы у него проросли корни. Естественно, отломанный черенок тоже чувствует повреждение, и ему нужно сначала прийти в себя. Бактериальная целлюлоза помогала и тут: черенки после обработки её быстрее заживали и быстрее выпускали корни и новые листья. Растительная целлюлоза такого эффекта не давала.



Лист табака с двумя одновременными порезами: на верхнем, полностью затянувшемся, использовали бактериальную целлюлозу, на нижнем её не использовали, и он продолжает заживать. (Фото: Centre for Research in Agricultural Genomics)

Как оказалось, в бактериальной целлюлозе содержатся цитокинины – растительные гормоны, стимулирующие деление клеток. (Не путать с цитокинами – сигнальными белками иммунной системы животных.) Очевидно, их синтезировали те же бактерии, которые делали целлюлозу. Одновременно в повреждённом месте повышался уровень кислородных радикалов, агрессивных молекул-окислителей, которые используются как оружие против патогенов, а уровень этих окислителей повышался из-за усиливающейся активности генов, связанных с защитой от инфекции. В целом молекулярно-генетический сценарий заживления с бактериальной целлюлозой отличался от того, что обычно происходит в повреждённом месте у растений. Механизм её действия будут изучать и дальше, но, возможно, бактериальную целлюлозу уже сейчас можно начать применять в различных агротехнических процедурах.
Читать далее →