Гены естественной защиты растений раскрывают механизм действия протравителей в зерновом сорго

Учёные из Университета Иллинойса определили гены и метаболические пути, отвечающие за эффективность протравителей (safeners) — химических веществ, которые избирательно защищают зерновые культуры от повреждения гербицидами.

Загадка протравителей

Протравители были открыты случайно в конце 1940-х годов. Первый коммерческий протравитель (дихлормид) для кукурузы был выпущен в 1971 году. Несмотря на почти 50 лет использования в кукурузе, рисе, пшенице и сорго, их механизм действия оставался не до конца понятным.

Ключевое открытие

Используя полногеномный поиск ассоциаций (GWAS) на 761 инбредной линии зернового сорго, исследователи обнаружили:

• Гены, кодирующие два фермента глутатион-S-трансферазы (GST), были активированы под действием протравителя.
• Ключевым оказался ген SbGSTF1, отвечающий за детоксикацию гербицидов в сорго.

Связь с естественной защитой растений

Анализ РНК показал, что протравители активируют не только GST, но и путь синтеза дюррина — аллелохимического вещества защиты сорго от насекомых и патогенов ("цианидная бомба").

"Это новая концепция... Возможно, протравитель использует уже существующий в растении путь химической защиты", — говорит соавтор Дин Ричерс.

Перспективы

Открытие может помочь в будущем индуцировать защиту у двудольных культур (соя, хлопок), которые сейчас не защищаются протравителями. Также возможно применение протравителей для защиты от насекомых, химических загрязнителей или стрессов окружающей среды.

Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Plant Science. Работа будет продолжена на пшенице для поиска более точных комбинаций протравитель-гербицид-культура.