Учёный исследует уникальный ген устойчивости к болезням

Исследователь из Virginia Tech Бинью Чжао изучает ген устойчивости к болезням у кукурузы (Rxo1), который предотвращает вторжение бактерий в растения, относящиеся к отдалённым видам.

Цель работы — понять, почему Rxo1 нарушает правило «ограниченной таксономической функциональности» в современной фитопатологии, и показать селекционерам, как переносить гены устойчивости из модельных видов растений в экономически важные культуры. Исследование поддержано грантом CAREER от Национального научного фонда США на $1 млн сроком на 5 лет.

Нарушение общепринятого правила

В молекулярной фитопатологии известно, что ген устойчивости к болезням, перенесённый в растение из другого таксономического семейства, не будет функционировать. Например, ген из перца (семейство Solanaceae) не будет работать в рисе (семейство Poaceae).

Однако ген Rxo1, первоначально клонированный из кукурузы, это правило нарушает. При переносе в табак (представитель эволюционно далёкой группы цветковых растений) он проявил устойчивость к патогену, экспрессирующему бактериальный эффектор AvrRxo1.

Цели исследования

Чжао и его группа стремятся выяснить:

1. Что позволяет Rxo1 распознавать AvrRxo1 и запускать устойчивость как в кукурузе, так и в табаке (явление «широкой таксономической функциональности»).
2. Почему некоторые гены устойчивости можно переносить между разными семействами растений, а другие — нет.

Для этого используются методы молекулярной биологии растений, клеточной биологии и биохимии для характеристики молекулярного взаимодействия между белками Rxo1 и AvrRxo1.

Потенциальное значение

Понимание механизма «нарушения правила» позволит переносить гены устойчивости из одного вида растений в любой другой, предоставив селекционерам практически неограниченные ресурсы для выведения устойчивых к болезням сортов.

Ген Rxo1 обеспечивает устойчивость к различным заболеваниям сельскохозяйственных культур, таким как бактериальная полосатость листьев риса, полосатость листьев сорго, бактериальная пятнистость листьев томата и пятнистость плодов арбуза. Успех исследования может революционизировать борьбу с болезнями экономически важных культур, включая сырьё для биотоплива, например, просо прутьевидное.

Грант также предусматривает обучение студентов и проведение workshops для привлечения старшеклассников из меньшинств к карьере в современной биологии растений.