Расшифровка генома выявила «ахиллесову пяту» опасной болезни пшеницы

Исследование, опубликованное в PLoS Genetics, раскрывает механизмы, позволяющие опасному грибковому заболеванию обходить защитные системы пшеницы. Учёные надеются, что полная расшифровка генома патогена позволит вывести устойчивые сорта или улучшить применение пестицидов.

Геном был секвенирован международным консорциумом, включающим учёных из Rothamsted Research (Великобритания). Исследователи, финансируемые Советом по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC) и другими организациями, уже используют эти данные для поиска способов контроля заболевания в целях глобальной продовольственной безопасности.

Консорциум секвенировал геном гриба Mycosphaerella graminicola, вызывающего септориоз (пятнистость листьев) пшеницы. Болезнь убивает клетки листьев, оставляя крупные некротические пятна, неспособные поглощать солнечную энергию. Это значительно снижает урожайность: ежегодные потери от инфекции составляют 5–15% от урожая зерна на каждом поле.

Профессор Ким Хаммонд-Косак (Rothamsted Research): «M. graminicola атакует пшеницу скрытно. Между моментом заражения и появлением характерных пятен на листьях проходит около недели. В это время растение, похоже, не распознаёт инфекцию и не может активировать защиту. Изучение генома поможет понять, как патоген остаётся незамеченным, и, возможно, выявит уязвимость».

Анализ генома показал, что у M. graminicola очень мало генов, кодирующих ферменты для разрушения клеточных стенок растений, по сравнению с другими фитопатогенными грибами. Поскольку растения часто используют сигналы (сахара и белки), высвобождаемые при разрушении клеток, для включения иммунного ответа, исследователи полагают, что эта особенность может быть ключевой для «скрытной» стратегии гриба.

Команда из Rothamsted Research уже использует геном для поиска слабых мест в защите патогена. В сотрудничестве с Вагенингенским университетом (Нидерланды) был идентифицирован белок гриба, важный для его «маскировки». Эта работа была недавно опубликована в Plant Physiology.

Доктор Джейсон Радд (Rothamsted Research): «Мы почти сразу смогли использовать информацию генома для поиска потенциальной «ахиллесовой пяты». Мы выделили белок, который помогает грибу маскироваться. Когда мы создали мутантный штамм, лишённый гена этого белка, заражённые растения пшеницы дали сильный иммунный ответ, и характерные пятна не развились. Следующий шаг — использовать эти данные для помощи фермерам в борьбе с болезнью».

Профессор Морис Молони (Rothamsted Research): «Эта работа демонстрирует силу секвенирования геномов патогенов растений для определения ключевых мишеней эффективной защиты».

Профессор Дуглас Келл (BBSRC): «Секвенирование генома — важный инструмент в борьбе за глобальную продовольственную безопасность. Определение последовательности такого патогена теперь настолько быстро и доступно, что может рассматриваться как исследовательский инструмент, особенно при объединении усилий учёных из разных стран. Эта информация может быть немедленно использована для поиска новых способов борьбы с болезнями растений».