Циркадные часы грибов: новая мишень для борьбы с болезнями растений
Fusarium oxysporum — почвенный гриб-патоген, вызывающий опасные болезни растений, известные как фузариозные увядания. Этот один из самых экономически значимых патогенов в мире поражает сотни видов, включая ключевые культуры (томаты, бананы, хлопок, дыни), приводя к увяданию, отставанию в росте и гибели растений.
Учёные под руководством профессора Лю Сяо из Института микробиологии Китайской академии наук обнаружили ключевую связь между циркадными часами гриба и его патогенностью. Исследование показывает, что циркадные часы играют центральную роль в регуляции ответа гриба на дефицит цинка (основная стратегия защиты растений) и контролируют вторичный метаболизм, усиливая вирулентность. Результаты опубликованы 28 марта в Science Advances.
Циркадные часы — это биологические системы отсчёта времени, позволяющие организмам синхронизировать физиологические процессы с суточными циклами среды. Хотя их влияние на иммунный ответ у растений-хозяев известно, роль в модуляции вирулентности патогена оставалась неисследованной.
Основные выводы исследования:
- Подтверждено наличие функциональных циркадных часов у F. oxysporum, основанных на петле отрицательной обратной связи с участием транскрипционных факторов FoWC1, FoWC2 и ключевого белка часов FoFRQ. Основным регулятором признан ген Fofrq1.
- Эксперименты с мутантами, лишёнными функциональных часов, показали, что гены циркадных часов необходимы для вирулентности патогена.
- Вирулентность гриба колеблется в зависимости от времени суток под контролем часов, то есть способность заражать растения меняется в течение дня.
- Анализ транскриптома во времени выявил ритмичные паттерны экспрессии множества генов, особенно факторов транскрипции и метаболических генов, часть которых совпадает с известными факторами патогенности.
- Регулируемые часами пути помогают F. oxysporum справляться со стрессом от дефицита цинка и усиливать выработку фузариевой кислоты — ключевого фитотоксина, повышающего инфекционность.
Исследование подчёркивает важную роль циркадных часов гриба в организации патогенеза и вторжения в хозяина, открывая путь к новым подходам в защите урожая.