Разрушительный грибной патоген Fusarium graminearum использует специализированный белок, чтобы ослабить иммунную защиту растений и вызвать фузариоз колоса, разрушительное заболевание, которое серьезно повреждает посевы пшеницы и ячменя во всем мире, согласно новому исследованию, недавно опубликованному в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions. Эти новые знания о том, как F. graminearum поражает посевы, могут привести к разработке генетически модифицированных или генетически отредактированных устойчивых к болезням зерновых.
Совместная исследовательская группа под руководством Мэтью Хелма из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США, Роджера Иннеса из Университета Индианы в Блумингтоне и Ким Хаммонд-Косак из Rothamsted Research идентифицировала и функционально охарактеризовала грибной белок под названием TPP1. Этот фермент протеазы секретируется F. graminearum во время заражения и играет центральную роль в оказании помощи грибу в преодолении защиты растений, воздействуя на хлоропласт — важную часть растительной клетки, ответственную не только за выработку энергии, но и за иммунную сигнализацию.
«Больше всего нас волнует то, что эта эффекторная протеаза не только способствует развитию болезни, но и воздействует на хлоропласт, который является неожиданным и стратегическим местом для разоружения иммунной системы растения. Это исследование может стать революционным для разработки устойчивых к болезням культур», - сказал доктор Хелм.
Фузариоз колоса продолжает угрожать глобальной продовольственной безопасности, вызывая значительные потери урожая и загрязняя зерно микотоксинами, которые вредны для людей и скота. В этом исследовании ученые показали, что при отключении гена TPP1 гриб стал значительно менее вирулентным, что подтверждает, что этот белок необходим для заражения. Это открытие проливает свет на в значительной степени неизученный механизм патогенеза гриба.
Это первый отчет, в котором идентифицирована эффекторная протеаза из F. graminearum, которая нацелена на хлоропласт и напрямую способствует развитию заболевания, подавляя иммунные реакции растений. Открытие роли TPP1 знаменует собой значительный прогресс в нашем понимании патогенеза грибков. Это также открывает захватывающие возможности для использования стратегий инженерии «приманки» для разработки сортов пшеницы и ячменя со встроенной устойчивостью.
«Кроме того, TPP1, по-видимому, высококонсервативен среди широкой группы грибных патогенов, что делает его потенциально основной мишенью для обеспечения устойчивости растений к болезням, вызываемым другими проблемными видами грибов», - сказал доктор Хаммонд-Косак из Ротамстеда.
Имея последствия как для исследований в области микробов-растений, так и для более широких областей исследований микробов-хозяев, эта основополагающая работа приближает исследователей на один шаг к долгосрочным целям сокращения потерь урожая и обеспечения продовольственной безопасности. Она закладывает основу для биоинженерии более устойчивых сортов пшеницы и ячменя, что является настоятельной необходимостью в условиях меняющегося климата и растущего мирового спроса на продовольствие. Конечная цель, говорят авторы, заключается в защите мировых запасов продовольствия путем сокращения потерь урожая от фузариоза колоса.
Источник и фото: Rothamsted Research.
