Исследователи из Карлсруэского технологического института (KIT) опубликовали важные данные по пирикуляриозу риса в журнале Journal of Experimental Botany, их работа открывает новые возможности для повышения устойчивости риса к опасной болезни, что напрямую способствует обеспечению глобальной продовольственной безопасности.
Пирикуляриоз риса вызывает сумчатый гриб Magnaporthe oryzae (ранее известный как Magnaporthe grisea). В своей конидиальной (бесполой) стадии этот патоген также известен как Pyricularia oryzae. Он встречается более чем в 85 странах мира и поражает не только рис, но и другие зерновые культуры. Заражение распространяется быстро: в течение нескольких дней появляются большие участки мертвых листьев, и урожай практически погибает. Поэтому в Азии и Южной Америке пирикуляриоз риса представляет такую же угрозу продовольственной безопасности, как мучнистая роса зерновых или фитофтороз картофеля в Европе.
Команда KIT исследовала, как гриб обходит естественную защиту растений. Растения не вырабатывают антитела, как люди, но у них действительно есть собственная высокоэффективная иммунная система. Ее ключевым компонентом является соединение под названием салициловая кислота — природный предшественник аспирина. Если одна из клеток растения подвергается атаке, салициловая кислота запускает экстренную реакцию: клетка контролируемым образом погибает, унося с собой патоген и тем самым защищая соседние клетки.
Но в случае с пирикуляриозом оборона превращается в смертельную ловушку. Гриб использует этот механизм «камикадзе» в свою пользу. Он производит вещество под названием пирикулол, химически схожее с салициловой кислотой. «Гриб посылает растению ложный сигнал тревоги. Растение реагирует панически, отключает важные защитные механизмы и активирует саморазрушительную гибель клеток еще до того, как гриб фактически проникнет в растение. Можно представить этот процесс так. Гриб дает растению своего рода фальшивый аспирин, который запускает механизм саморазрушительной защиты клеток, но без защитного эффекта, который он обычно оказывает», — говорит профессор Питер Ник из Ботанического института KIT.
Гриб получает выгоду от преждевременного саморазрушения растительных клеток в двух направлениях: он использует отмершие ткани в качестве источника энергии. В то же время ложный сигнал тревоги подавляет именно те механизмы, которые обычно делают гибель клеток эффективной защитной реакцией. Питательные вещества свободно доступны паразиту, в то время как иммунный ответ растения блокируется.
В будущем использование особых сортов риса позволит избежать катастрофических панических реакций
Исследователи сделали еще одно открытие: «Существуют сорта риса, которые менее сильно реагируют на атаку — они, так сказать, способны сохранять спокойствие. Эти растения устойчивы и могут сдерживать распространение паразитического гриба. Это означает, что мы могли бы защитить урожай от механизма камикадзе, нейтрализуя сигнал паники», — сказал Питер Ник, предлагая сосредоточиться на выращивании сортов с этим специфическим свойством в больших масштабах.
Данное исследование закладывает важную основу для более целенаправленной борьбы с пирикуляриозом риса — не только с помощью фунгицидов, но и благодаря более глубокому пониманию механизмов защиты этой культуры. Это принесет пользу всем регионам, где рис имеет важное значение для выживания населения.
Источник: Karlsruhe Institute of Technology. Автор: Феликс Месколи. На фото: ученые KIT исследуют пирикуляриоз риса. Автор фото: Марен Риман, KIT.
