Учёные обнаружили новую систему защиты томатов от бактериальной пятнистости

Исследователи из Boyce Thompson Institute (BTI) и Virginia Tech открыли новый механизм в постоянной "гонке вооружений" между растениями и патогенными бактериями, который томаты используют для обнаружения возбудителя бактериальной пятнистости.

Команда идентифицировала новый рецептор в растениях томата, названный FLAGELLIN-SENSING 3 (FLS3), который запускает защитные реакции против бактериальной атаки. FLS3 присутствует у небольшого числа видов растений, включая томат, картофель и перец. Исследование опубликовано в Nature Plants.

FLS3 обнаруживает часть жгутика — хвостоподобного придатка, который помогает бактериям передвигаться и состоит в основном из белков флагеллина. Когда бактерии вторгаются в растение, рецептор FLS3 связывается с областью белка флагеллина под названием flgII-28 и запускает иммунный ответ.

FLS3 — второй сенсор флагеллина, обнаруженный у томатов. Первый, FLS2, найден у большинства наземных растений и распознаёт вторгающиеся бактерии, связываясь с другой областью флагеллина — flg22. Поскольку многие растения имеют рецептор FLS2, некоторые виды бактерий приобрели мутации в части flg22 своего флагеллина, что изменило его форму и сделало нераспознаваемым для FLS2. Появление рецептора FLS3 может быть ответной мерой томата для обнаружения бактерий, изменивших flg22.

Исследователи продемонстрировали, что flgII-28 не может быть распознан FLS2, что указывало на существование неизвестного FLS3. Кроме того, при скрининге сортов томатов-реликтов (включая Yellow Pear) выяснилось, что некоторые из них не реагируют на flgII-28, что указывало на отсутствие у них FLS3.

Используя томаты Yellow Pear и дикого родственника томата Solanum pimpinellifolium, учёные идентифицировали ген FLS3 и показали, как он функционирует для снижения роста бактерий. Для подтверждения, что FLS3 является рецептором для flgII-28, было необходимо доказать их прямое физическое взаимодействие. Исследователи разработали передовые биохимические методы и идентифицировали стабильный комплекс между FLS3 и flgII-28, что подтвердило роль FLS3 как рецептора.

Это открытие создаёт возможность введения FLS3 в другие экономически важные сельскохозяйственные культуры, что может обеспечить устойчивость к бактериальным патогенам, которая у них отсутствует от природы.