Исследование рисовой пирикуляриоза раскрывает механизмы вторжения гриба в растения

Как скрытый враг, пирикуляриоз поражает посевы риса по всему миру, уничтожая растения и сокращая производство одного из важнейших источников продовольствия. Международная группа исследователей выяснила, как гриб Magnaporthe oryzae (возбудитель пирикуляриоза риса) проникает в ткани растения. Это открытие — шаг к контролю над болезнью, которая, по некоторым оценкам, ежегодно уничтожает достаточно риса, чтобы прокормить 60 миллионов человек.

Команда из лаборатории Халпин в Университете Эксетера в сотрудничестве с Университетом штата Канзас и Иватским центром биотехнологических исследований (Япония) обнаружила, что гриб эволюционировал две различные системы секреции, облегчающие его вторжение в растения риса. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Профессор Ник Талбот из Университета Эксетера заявил: «Это открытие показывает, что у патогенного гриба есть два способа секретировать белки в растения. Это большой шаг вперед для фитопатологии и в конечном итоге может предложить новые стратегии контроля болезней сельскохозяйственных культур, важных для продовольственной безопасности».

Исследователи знают, что для развития болезней патогенные микроорганизмы секретируют в ткани растения-хозяина белки, называемые эффекторными. Эти белки подавляют иммунитет растения и поддерживают рост патогена. Целью исследования было выяснить, нужны ли грибам разные секреторные системы для вторжения в растения-хозяева.

Пирикуляриоз риса известен на протяжении всей истории и встречается во всех странах, где выращивают рис, включая США. В 1985 году пирикуляриоз пшеницы возник как новая болезнь, резко снизив урожайность в Бразилии. Пока что он распространился только в Южной Америке и не обнаружен в США.

Исследователи обнаружили, что гриб Magnaporthe oryzae эволюционировал новую систему секреции для эффекторов, которые попадают внутрь растительной клетки. Напротив, эффекторы, оказывающиеся в пространстве вне растительных клеток, секретируются классической системой, общей для организмов от грибов до человека.

В этом исследовании международная команда сосредоточилась на изучении того, как гриб секретирует эффекторы во время вторжения в ткани риса. Они создали штаммы, секретирующие эффекторы, связанные с флуоресцентными белками медуз и кораллов. С помощью микроскопии они наблюдали, как гриб секретирует эти флуоресцентные белки, разрастаясь внутри клеток риса, и заметили, что обычные методы блокировки секреции белков не останавливали те эффекторы, которые попадают внутрь клеток риса.

Выявление того, как функционируют эти процессы, углубит понимание эволюции патогенных микроорганизмов и окажется ключевым для контроля пирикуляриоза.