Биоинженерная стратегия защиты от патогенов растений может помочь обеспечить глобальную продовольственную безопасность

Исследователи из Великобритании и Японии модифицировали внутриклеточный иммунный рецептор растений (NLR), разработав потенциально новую стратегию устойчивости к пирикуляриозу риса — одной из самых опасных болезней, угрожающих глобальной продовольственной безопасности. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Проблема и подход

Пирикуляриоз риса, вызываемый филаментозным грибом Magnaporthe oryzae, ежегодно приводит к потере более 30% урожая. Существующие подходы к созданию устойчивости ограничены скоростью их обнаружения в природе и способностью патогенов эволюционировать. Биоинженерия иммунных рецепторов растений, таких как NLR, открывает новый путь для создания устойчивости «по требованию».

Суть исследования

• Цель: сконструировать рецептор NLR риса для надежного связывания с консервативным семейством эффекторов патогена.
• Метод: исследователи заменили heavy metal–associated (HMA) домен рисового NLR Pikm-1 на HMA-домен от рисового белка OsHIPP43 (естественной мишени эффектора Pwl2 гриба).
• Результат: полученный химерный белок изменил профиль ответа рецептора, позволив ему распознавать и реагировать на эффектор Pwl2 и более широкое семейство эффекторов Pwl.

Ключевые детали

• С помощью синхротрона Diamond Light Source (линия I04) была определена кристаллическая структура комплекса Pwl2–OsHIPP43, показавшая обширную область взаимодействия.
• Анализы in planta подтвердили, что новый химерный белок способен распознавать различные эффекторы Pwl.
• Эксперименты с целевыми мутациями в Pwl2 показали, что химерный белок сохраняет способность к распознаванию, демонстрируя надежность системы.

Значение и перспективы

Как отмечают авторы, распознавание консервативного семейства эффекторов создает основу для будущего получения более надежной и долговечной устойчивости к пирикуляриозу в сельском хозяйстве, так как патогену будет сложнее эволюционно избежать распознавания. Этот подход на основе инженерии мишеней хозяина может быть применим и к другим болезням растений.