Учёные раскрыли механизм атаки цистовых нематод на сахарную свёклу

Цистовые нематоды — паразитические микроскопические черви — питаются корнями сахарной свёклы как единственным источником пищи, что наносит серьёзный экономический ущерб сельскому хозяйству. Исследователи из Колледжа сельскохозяйственных и экологических наук Университета Джорджии (CAES) сделали важное открытие в понимании того, как эти паразиты захватывают сосудистую систему растения.

Исследование, опубликованное в журнале PLOS Pathogens, провели фитонематолог Мелисса Митчум и исследователь Сюньлян Лю.

Проблема и масштаб ущерба

Цистовые нематоды специфичны для разных культур. Сахарную свёклу поражает вид Heterodera schachtii.

• Они атакуют корни кукурузы, табака, сои и других ценных культур схожим образом.
• Одна только соевая цистовая нематода ежегодно наносит ущерб сельскому хозяйству США, оцениваемый более чем в $1 млрд.

Паразиты не убивают растение, так как оно — их единственный источник пищи, но нарушают функцию корней, перенаправляя питательные вещества себе. Это приводит к замедлению роста растений, увяданию и обесцвечиванию листьев и значительному снижению урожайности.

Расшифровка паразитического механизма

Учёные использовали в качестве модели цветущий сорняк Arabidopsis, уязвимый для свекловичной цистовой нематоды. Эта модель удобна из-за небольшого размера, сравнительно малого генома, дешевизны и быстрого роста.

Исследование сосредоточилось на роли регуляторных факторов роста и развития растений — HD ZIP IIIs.

• Было обнаружено, что пептид нематоды включает эти гены в тот момент, когда собственный пептид растения этого бы не делал.
• Это запускает процесс превращения нормальных клеток корня в высокоспециализированный сайт питания для паразита.

«Наше исследование показывает, что цистовые нематоды используют ядро программы развития сосудистой системы растения для своего паразитического успеха», — сказал Сюньлян Лю. — «Такое открытие может помочь нам определить новые мишени для генной инженерии сельскохозяйственных культур для борьбы с нематодными болезнями».

Инженерный подход к борьбе с инфекцией

Следующим шагом, по словам Мелиссы Митчум, будет биоинженерия сахарной свёклы или других культур для устойчивости к начальной инфекции корней.

• Исследование показало: если блокировать сигналы био-коммуникации, нематода останавливается.
• Она не может создать сайт питания и завершить свой жизненный цикл, который длится 25–30 дней.

«Взаимодействие между представителями двух разных царств, особенно на молекулярном уровне, где животный-паразит эволюционировал, чтобы производить пептиды, которые выглядят и действуют как растительные пептиды, — это увлекательно», — добавила Митчум.