Эволюционное исследование показывает широкий токсический потенциал болезнетворных бактерий в царстве растений

Способность бактерий вызывать болезни у широкого спектра растений может быть гораздо более распространенной, чем считалось ранее, согласно новому анализу.

Исследователи из Центра Джона Иннеса использовали сравнительный эволюционный подход, изучив разнообразие бактерий Pseudomonas syringae, чтобы определить, как этот патоген заражает эволюционно далекие растения.

В экспериментах команда доктора Фила Кареллы проанализировала токсин сирингомицин, продуцируемый наиболее широко инфекционными штаммами P. syringae, и сравнил его действие на несосудистые и цветковые растения.

Результаты показали, что сирингомицин был токсичен для несосудистых растений (в исследовании представленных модельными видами печеночника и папоротника), вызывая гибель тканей и активацию генов, связанных со стрессом.

Эти эффекты были даже более значимыми для инфекций у несосудистых растений по сравнению с цветковыми, что удивительно, поскольку большая часть современных знаний о том, как патогенные бактерии манипулируют растениями-хозяевами, сосредоточена на цветковых растениях, к которым относятся основные сельскохозяйственные культуры.

Включив несосудистые виды, это исследование, опубликованное в Cell Host & Microbe, дополняет растущий объем работ, показывающих, как бактериальные патогены обладают потенциалом для колонизации эволюционно далеких растений.

"Каждый из видов растений, использованных в этом исследовании, имеет разную историю жизни с тех пор, как они в последний раз имели общего предка 500 миллионов лет назад. Однако одна группа патогенов может заражать каждый из них, используя общий набор факторов патогенности", — сказал доктор Карелла.

Исследователи предполагают, что вирулентность P. syringae нацелена на фундаментальные процессы, общие для всего царства растений. В данном случае токсин сирингомицин, вероятно, нарушает работу клеточных мембран у всех протестированных разнообразных растений.

"В целом, наше исследование показывает, что разнообразные растения могут раскрыть полезные знания о взаимодействиях растение-патоген в целом, что информативно для исследований болезней сельскохозяйственных культур. Мы не едим печеночники, но они могут многому научить нас в отношении основных механизмов вирулентности важных патогенов", — отмечает доктор Карелла.

Следующим шагом будет изучение роли токсина в распространении бактерий и его взаимодействия с бактериальными эффекторными белками для развития болезни. Также интересно, почему некоторые популяции P. syringae не несут этот токсин.

Группа также расширит разнообразие растений в экспериментах, чтобы найти виды, устойчивые к бактериальным патогенам.