Открытие прокладывает путь к созданию более устойчивой сои для борьбы с потерями урожая в $1,5 млрд от нематод

Соевые бобы по всему миру подвергаются тихой, но разрушительной угрозе: соевой цистообразующей нематоде (SCN). Этот микроскопический патоген атакует корни сои, ставя под угрозу урожайность и вызывая ежегодные убытки в размере более $1,5 млрд только в США.

Несмотря на десятилетия усилий, эффективные решения для защиты сои от SCN остаются неуловимыми, так как патоген часто обнаруживается только на поздних стадиях из-за слабо выраженных ранних симптомов. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions, даёт надежду на устойчивое решение этой сельскохозяйственной проблемы.

Исследование под руководством аспирантки Александры Маргетс из лаборатории Роджера Иннеса в Университете Индианы в Блумингтоне, в сотрудничестве с лабораторией Баума в Университете штата Айова, выявило и охарактеризовало ключевой белок, ответственный за заражение SCN.

Команда идентифицировала эффекторный белок под названием CPR1 (цистеиновая протеаза 1), который SCN выделяет в корни сои во время заражения. CPR1 нарушает работу иммунной системы растения, прокладывая путь для укоренения патогена. Используя передовую технику proximity labeling, команда определила белок сои GmBCAT1 (аминотрансфераза разветвлённоцепочечных аминокислот) как мишень CPR1.

Дальнейшие эксперименты показали, что CPR1 предотвращает накопление GmBCAT1, что указывает на его расщепление. Это открытие может позволить команде создать белки-приманки, которые будут обманывать эффекторы SCN, заставляя их расщеплять приманку. Это, в свою очередь, запустит мощный иммунный ответ растения, предотвращающий дальнейшее заражение.

«Эта работа имеет широкое значение для нашего понимания паразитизма SCN и разработки новой стратегии устойчивости. Если она окажется успешной, мы сможем создать растения, устойчивые к SCN, и предоставить фермерам новое решение для использования на полях», — сказал Роджер Иннес.

«Если эта технология сработает для устойчивости сои к SCN, она почти наверняка сработает для других сельскохозяйственных культур и соответствующих болезней растений».

Эти открытия могут иметь далеко идущие последствия для мирового сельского хозяйства. Разработка устойчивой к SCN сои направлена на снижение зависимости от химических пестицидов, уменьшение воздействия сельского хозяйства на окружающую среду и повышение урожайности.

Комплементарный опыт лаборатории Иннеса в области белковой инженерии приманок и лаборатории Баума в биологии сои и нематод подчёркивает потенциал для преобразующих достижений в устойчивом земледелии.