История патогена — ключевой фактор в развитии болезни растений, показало исследование
Исследователи из Калифорнийского университета и Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (USDA ARS) обнаружили, что вирулентность (агрессивность) патогена растений зависит не только от конкретного штамма, но и от его «истории» — среды, в которой он находился до заражения нового хозяина.
Исследование, опубликованное в журнале PLoS ONE 18 апреля, впервые показывает, что паттерн регуляции генов (то, какие гены и как экспрессируются), сформированный прошлыми условиями или исходным растением-хозяином, влияет на поведение микроба сильнее, чем один только генетический состав.
- Ключевой вывод: Генетически идентичные штаммы патогена внезапной смерти дуба (Phytophthora ramorum), выделенные из разных растений-хозяев, сильно различались по вирулентности и способности к размножению. Эти различия сохранялись долгое время после изоляции патогена из хозяев.
- Цитата ведущего автора: «Мы показываем, что один и тот же штамм, помещенный в двух разных хозяев, претерпит различные изменения, которые будут постоянно влиять на вирулентность и приспособленность штамма», — сказал Такао Касуга, молекулярный генетик USDA ARS.
Практические последствия:
- Для эффективного лечения болезней растений может быть недостаточно знать только штамм патогена. Необходимо также понимать, как регулируются его гены, что является следствием предыдущих сред обитания.
- Ученые идентифицировали две группы генов, влияющих на вирулентность:
- Повышенная экспрессия транспозонов (мобильных генетических элементов).
- Пониженная экспрессия crinkler генов (участвующих во взаимодействии патогена с хозяином).
- Эта комбинация устойчиво связана со снижением приспособленности патогена.
- В будущем понимание регуляции этих генов может открыть новые подходы к контролю заболеваний, например, искусственное изменение экспрессии генов для снижения агрессивности патогенов.
- Результаты могут повлиять на фитосанитарное регулирование: при перемещении микроорганизмов через границы, возможно, потребуется учитывать не только их генетику, но и уровни экспрессии генов и историю.
Как отметил соавтор работы Маттео Гарбелотто, если выводы подтвердятся, «история [микроба] будет иметь значение, а восстановить ее может быть сложно». Это добавляет новое измерение в изучение патогенов растений.