Нацеливание на то, как грибы «чувствуют вкус» пшеницы, может стать ключом к контролю над болезнью

Исследование того, как опасный грибной патоген «ощущает» своё окружение внутри растения пшеницы для координации вирулентности, может стать ключом к разработке новых стратегий контроля, считают учёные.

Исследователи из Университета Бата и Rothamsted Research изучили, как «грибковые G-белок-сопряжённые рецепторы», похожие на вкусовые рецепторы на нашем языке, участвуют в развитии фузариоза колоса (Fusarium Head Blight, FHB) – опасного и вредоносного заболевания пшеницы, являющегося главной болезнью колоса злаков в мире.

Фузариоз колоса поражает колос и зерно пшеницы, что представляет серьёзную проблему для фермеров, выращивающих одну из важнейших культур. Болезнь наносит экономический ущерб, повреждая урожай пшеницы в конце цикла роста и загрязняя зерно грибными токсинами (микотоксинами), опасными для людей и животных.

В Великобритании вспышки FHB происходят каждые несколько лет; в 2012 году потери урожая пшеницы составили около 10%. В других регионах, таких как США, Бразилия и Китай, болезнь ежегодно вызывает серьёзные потери урожая и проблемы с загрязнением микотоксинами.

В настоящее время не существует по-настоящему эффективных способов контроля FHB, который распространяется воздушными спорами.

Исследовательская группа под руководством биолога-миколога доктора Нила Брауна считает, что G-белок-сопряжённые рецепторы являются многообещающей мишенью для разработки новых подходов к контролю грибных заболеваний, включая вызывающий FHB патоген Fusarium graminearum.

Эти грибные рецепторы «ощущают вкус» окружающей среды и сигнализируют об изменениях в клетку гриба, запуская соответствующий биологический ответ, включая спаривание, производство микотоксинов и вирулентность.

В серии экспериментов команда показала, что рецепторы F. graminearum важны для заражения пшеницы. Была создана коллекция грибных мутантов, лишённых отдельных рецепторов. Удаление одного типа рецептора, специфичного для грибов, позволило растению пшеницы запустить более сильную защиту, что вызвало «пробку» из инвазивных нитевидных структур гриба (гиф) и замедлило развитие инфекции.

Также было показано, что удаление этого рецептора снижало вирулентность на пшенице, поскольку различные грибные процессы, необходимые для заражения, были нарушены и дезорганизованы.

Исследование опубликовано в PLOS Pathogens.

Доктор Браун отметил: «Фузариоз колоса – главная болезнь колоса злаков в мире. G-белок-сопряжённые рецепторы хорошо изучены у людей – около 40% наших фармацевтических препаратов нацелены на эти рецепторы, так как они находятся на поверхности клетки, что делает их доступными для лекарств, и контролируют важные биологические функции. У грибов есть свои G-белок-сопряжённые рецепторы, но мы знаем о них очень мало. Наши результаты показывают, что грибные рецепторы важны для заражения пшеницы фузарием».

Профессор Ким Хаммонд-Косак из Rothamsted Research добавила: «Возможности контроля фузариозной инфекции колоса у зерновых культур в настоящее время очень ограничены. Эти результаты открывают возможность разработки новых способов контроля болезни FHB путём целенаправленной разработки препаратов или устранения сигналов, которые воспринимают эти рецепторы во время грибной атаки».

Исследование финансировалось Советом по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC) через программу Future Leaders Fellowship, присуждённую доктору Нилу Брауну.

Статья «Non-canonical fungal G-protein coupled receptors promote Fusarium head blight on wheat» опубликована в PLOS Pathogens в открытом доступе.