Обнаружены мобильные детекторы болезней в растениях, что может повысить устойчивость сельхозкультур

Исследование того, как растения идентифицируют и реагируют на вторжение патогенов с помощью мобильных детекторов болезней, может помочь в выведении устойчивых культур.

Клетки растений содержат иммунные сенсоры (NLRs), которые обнаруживают специфические белки-эффекторы, используемые микробами для заражения. Ранее считалось, что эти сенсоры находятся в строго определённых компартментах клетки, например, в ядре или мембране.

Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые выявило «мобильный» NLR-рецептор, который перемещается к месту вторжения микроба.

Ведущий автор доктор Сиан Дагган из Имперского колледжа Лондона отметил: «Понимание того, как именно растения обнаруживают и уничтожают болезнетворные агенты, может позволить нам улучшить их иммунную систему с помощью генной инженерии».

Отслеживание реакции

Команда изучала грибоподобный микроорганизм Phytophthora infestans (возбудитель фитофтороза картофеля). Чтобы наблюдать за реакцией клетки без её немедленной гибели, исследователи создали вариант NLR-рецептора, который оставлял ранние этапы иммунного ответа нетронутыми.

С помощью флуоресцентных меток они наблюдали за группой NLRs. При вторжении патоген формирует специализированные структуры (гаустории), вокруг которых растение образует особую мембрану — экстрагаусториальную мембрану (EHM).

Учёные обнаружили, что один тип NLRs скапливается на EHM, в месте высвобождения эффекторных белков патогена. Это доказывает, что данные рецепторы не статичны и могут перемещаться к очагу инфекции.

Изучение устойчивости

После обнаружения эффекторов NLRs реорганизовались, формируя «пункты» — яркие пятна, распространяющиеся к периферии клетки. Предполагается, что эти пятна являются молекулярными машинами — резистосомами, которые собираются на плазматической мембране и запускают гибель клетки, чтобы лишить паразита питания.

Дальнейшие исследования будут направлены на изучение механизма перемещения NLRs к EHM и того, как накопление и высвобождение рецепторов на EHM влияет на устойчивость к болезням.

Эти данные могут помочь в селекции более устойчивых растений и в проектировании более эффективных NLRs для создания новых устойчивых сортов сельскохозяйственных культур.