Ученые говорят, что это открытие дает ключ к контролю гибели клеток растений, и надеются, что дальнейшие исследования могут привести к новому поколению устойчивых к болезням сельскохозяйственных культур для значительно меньшего применения пестицидов и лучшей экологической безопасности при производстве культур.
Исследование было проведено учеными из Университета Цинхуа и Института генетики и биологии развития Академии наук Китая. Выводы опубликованы в журнале Science.
Около 20 лет назад ученые обнаружили, что растения, как и животные, имеют надежную иммунную систему, которая может защитить их от патогенов, включая вирусы, грибки, бактерии и паразитов.
«Растения также обладают уникальным иммунным ответом «заманить и поймать» патогенные микроорганизмы, которые нарушают их клеточную защиту, но как именно это работает, оставалось неизвестным», - сказал Чжоу Цзяньминь, сотрудник института и один из главных ученых, участвовавших в исследовании.
Чтобы раскрыть секрет, Чжоу и его команда изучили белок под названием AvrAC, который вырабатывается бактериальным патогеном, вызывающим черную гниль на капусте. Бактерия вводит AvrAC в растительные клетки, где он действует как «биохимическое оружие», ослабляющее иммунную систему растения.
Затем ученые выяснили, что некоторые растения эволюционировали, чтобы получить белок устойчивости под названием ZAR1, Он может обнаруживать бактериальные белки, такие как AvrAC. Эти растения используют специальные белки в качестве «приманки» и обманывают бактериальный белок, чтобы потом атаковать его. По словам Чжоу, в то время как приманка подвергается нападению, ZAR1 активируется для формирования многопротеиновой структуры, называемой резистосомой.
Резистосома внедряется в клеточную мембрану и запускает ее уничтожение вместе с патогенными микроорганизмами, тем самым защищая другие здоровые клетки, сказал он.
В дополнение к открытию этого защитного механизма, Чжоу и его сотрудники из Университета Цинхуа создали структурные модели резистосомы, что позволяет более тщательно изучить состав и функции «механизма смерти».
«Выключатель смерти» обычно безвреден для растения, потому что он влияет только на больные клетки, которые составляют крошечную часть всего растения», - сказал Чжоу.
«Понимание и использование этого механизма может помочь нам создать новые устойчивые к болезням культуры, которые полагаются на свою собственную иммунную систему для защиты от болезнетворных микроорганизмов и, таким образом, значительно снижают потребность в пестицидах, что полезно для окружающей среды», - отметил он.
Софи Камун, патолог растений в лаборатории Сейнсбери в Великобритании, прокомментировала в видеоинтервью, что недавнее открытие важно, потому что оно впервые показывает, как резистосома выглядит, и предлагает «совершенно новую модель» для защиты растений: «Открытие является огромным шагом к мечте о создании новых устойчивых генов с нуля. И как только мы узнаем, как работает система, мы сможем использовать ее на благо сельского хозяйства».
Кан Чжэньшэн, профессор по патологии растений в Северо-Западном университете сельского и лесного хозяйства в Янглин, провинция Шэньси, назвал это открытие «вехой», которая «в обозримом будущем приведет к новому пониманию иммунитета растений».
Чжоу Сюэпин, директор Института защиты растений Китайской академии сельскохозяйственных наук, сказал, что сельское хозяйство Китая постоянно сталкивается с серьезными угрозами от болезней и вредителей, и хорошим решением этой проблемы является повышение собственного иммунитета сельскохозяйственных культур.
«Как только мы лучше поймем механизм, мы сможем создать некоторые сложные генетические схемы, которые позволят точно контролировать болезни и вредителей, обеспечивая при этом урожайность. Дальнейшие исследования могут привести к новому поколению устойчивых растений», - сказал он.
(Источник: global.chinadaily.com.cn. Автор: Чжан Чжихао).
