Микотоксин ДОН является первым помощником патогенного гриба для проникновения в стенки растений и может стать потенциальной целью для борьбы с фузариозом колоса.
Исследователи в Rothamsted Research, изучающие грибной патоген Fusarium graminearum, имеющий глобальное значение и являющийся основной причиной фузариоза колоса у мелкозернистых злаковых культур, обнаружили, что микотоксин дезоксиниваленол (DON, ДОН) играет решающую роль в распространении инфекции.
ДОН, который известен тем, что загрязняет пшеничное зерно и представляет угрозу безопасности пищевых продуктов и кормов для животных, облегчает грибу возможность перемещаться через стенки растительных клеток через микроскопические каналы, называемые плазмодесмами.
Используя передовые методы биовизуализации, исследование показало, что ДОН позволяет патогену проходить через эти клеточные шлюзы, что является процессом, необходимым для широкомасштабной колонизации.
Когда исследовательская группа удалила определенный ген (TRI5), который кодирует фермент, отвечающий за ключевой этап в производстве ДОН, распространение гриба было значительно ограничено, ограничив инфекцию изначально инфицированным колоском. Попытки восстановить агрессивное распространение гриба путем внешней поставки ДОН не увенчались успехом, что позволяет предположить, что секреция токсина строго регулируется внутри растения и может напрямую воздействовать на плазмодесмы.
Дальнейший анализ показал, что хотя инфекция не изменила толщину клеточных стенок растений, она повлияла на отложение каллозы - углевода, который блокирует плазмодесмы и препятствует прохождению грибка. При наружном применении ДОН отложения каллозы увеличились, но при наличии гиф грибка эти отложения каллозы были уменьшены, что подчеркивает сложное взаимодействие между токсинами гриба и защитой растений.
«Наше исследование дает новое понимание того, как Fusarium graminearum использует биологию растений для распространения в колосе пшеницы, - говорит доктор Виктория Армер, которая руководила исследованием. - Это открывает потенциальные возможности для разработки устойчивых сортов сельскохозяйственных культур или целевых стратегий борьбы с болезнями. Поскольку фузариоз колоса угрожает мировому производству пшеницы и безопасности пищевых продуктов, понимание этих микроскопических битв может стать ключом к защите будущих урожаев».
Недавно эта статья была удостоена награды «Лучшая студенческая работа 2024 года» в журнале Molecular Plant Pathology. Доктор Армер получила поддержку от финансируемого BBSRC (Совета по исследованиям в области биотехнологии и биологических наук) Юго-Западного партнерства по подготовке докторантов в области биологических наук (South-West Biosciences Doctoral Training Partnership).
Совет по исследованиям в области биотехнологии и биологических наук (BBSRC) с 2000 года инвестировал более 300 миллионов фунтов стерлингов в исследования пшеницы.
Источник и фото: Rothamsted Research. Заглавное фото: сканирующее электронное изображение гриба Fusarium, протискивающегося по каналам из одной клетки в другую.