Коварная стратегия возбудителя бактериальной пятнистости листьев томата напомнила, что прощаться с пестицидами еще не стоит

Когда мы думаем об эволюции, многие из нас представляют в воображении линию от обезьяны к человеку, серию постепенных изменений, охватывающих миллионы лет. Но у некоторых видов эволюция происходит так быстро, что ее можно наблюдать в режиме реального времени, пишет Лорен Куинн в релизе Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, опубликованном на портале phys.org.

Так обстоит дело с Xanthomonas, организмом, вызывающим бактериальную пятнистость листьев у растений томата и перца. Как и многие микробы с коротким временем генерации, он может молниеносно развиваться и приобретать полезные свойства, например, способность ускользать от защитной системы своего хозяина.

Новое исследование Университета Иллинойса показывает, что один из видов Xanthomonas, X. euvesicatoria (Xe), эволюционировал, чтобы избежать обнаружения иммунной системой томата.

«Это часть эволюционной войны между растениями и патогенами, когда у растения есть некоторые защитные свойства, а затем какая-то часть популяции патогенов эволюционирует, чтобы преодолеть защиту. Растение в ответ должно развить или приобрести новый защитный признак, но процесс идет намного медленнее по сравнению с микробами. Это исследование является прекрасным примером продолжающейся битвы. Оно говорит нам, что мы не можем полностью полагаться на эту черту в борьбе с бактериальной пятнистостью, вызываемой Xe», - говорит Сара Хинд, доцент кафедры наук о растениеводстве в Иллинойсе и соавтор пары недавних исследований, опубликованных в журнале «Молекулярные взаимодействия растений и микробов».

Система защиты томатов следит за Xanthomonas и другими бактериями посредством иммунных рецепторов, которые химически обнаруживают жгутики - длинные хлыстоподобные структуры, позволяющие бактериям перемещаться или «плавать» через почву и ткани растений. Хинд и ее коллеги использовали методы лабораторного и геномного моделирования, чтобы показать: один из рецепторов томатов, FLS3, больше не работает для обнаружения белков флагеллина в Xe.

Белки флагеллина Xe изменились всего на одну аминокислоту, но этого достаточно, чтобы избежать обнаружения рецепторами FLS3 томатов.

Соавтор исследования Мария Мальвино отмечает: «Было удивительно видеть, что только одно изменение аминокислоты произвело такой эффект. Это заставило нас задуматься, как связывание между флагеллином и FLS3 могло быть так резко изменено».

Тот факт, что Xe может проскользнуть мимо защиты помидоров, означает, что фермерам не стоит полагаться лишь на врожденную устойчивость к болезням и держать под рукой пестициды на основе меди.

В некоторых местах в США, включая регион Среднего Запада и в частности в Иллинойсе, Xe не представляет такой большой проблемы, как два других вида Xanthomonas, X. perforans и X. gardneri (Xp и Xg).  Томат пока еще может противостоять этим видам, но как знать, не применят ли и они стратегию уклонения, позаимствовав у родственников.

«Xp и Xe действительно генетически близки, и было показано, что они могут делиться своим генетическим материалом друг с другом. Так что не исключено, что эта стратегия уклонения Xe может проникнуть в Xp и обеспечить такое же преимущество перед томатом», сказала Хинд.

Эксперт отметила, что склонность этих бактерий к разрушению защитных сил хозяина в результате быстрой эволюции затрудняет селекцию томатов на устойчивость к болезням: «Для селекционеров у нас плохие новости. Часто к тому времени, когда они начинают выпуск нового сорта, популяция патогенов меняется. А если добавить к этому сложность сохранения всех желаемых свойств томата, ситуация непроста. Опять же, производителям помидоров остается полагаться на фунгициды и медь, чтобы сохранить рентабельность производства».

(Источник: phys.org. Автор: Лорен Куинн, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн. Фото: pixabay.com).