Учёные разработали метод изучения защиты растений от вирусов

Исследователи из Texas A&M AgriLife Research создали простой подход для изучения сложных взаимодействий между растениями и вирусами. Прорыв должен ускорить и упростить повышение устойчивости растений, а также пролить свет на эволюционную "гонку вооружений" между ними.

Вирусные инфекции составляют почти половину известных патогенов растений и ежегодно обходятся производителям примерно в $30 млрд. Учёные десятилетиями изучали защитные системы растений.

Трёхэтапный подход для выявления ключевых генов

Исследователи разработали инновационный подход, использующий модифицированный вирус для симуляции инфекции и одновременного сенсора реакции устойчивости растения. Метод состоит из трёх шагов: заразить, выключить, обнаружить.

1. Заразить: Растения заражали модифицированным вирусом, экспрессирующим зелёный флуоресцентный белок. Этот белок позволяет визуально отследить репликацию вируса.
2. Выключить: Конкретные части RNA-silencing пути растения (его системы защиты от вирусной инфекции) целенаправленно инактивировали с помощью материалов для редактирования генов, доставляемых тем же вирусом.
3. Обнаружить: Исследователи проверяли накопление вируса в растении. Это показывало, были ли целевые, инактивированные гены критически важны для предотвращения репликации вируса.

Наблюдая за зелёной флуоресценцией, учёные могли определить, работает ли защитный механизм растения. Если защита активна, накопления вируса и флуоресценции почти нет. Если защита не работает из-за "выключения" ключевых генов, лист растения ярко светится зелёным по мере репликации вируса.

Результаты и значение

С помощью этого подхода команда смогла нацелиться на несколько ключевых генов в RNA-silencing пути и идентифицировать те, что необходимы для предотвращения вирусной репликации. Также они подтвердили, что некоторые часто упускаемые из виду гены критически важны для защиты.

Ведущий автор исследования, профессор Герман Схолтхоф, назвал эту работу proof of concept, демонстрирующим новый метод быстрого скрининга генов растений, вовлечённых в антивирусную защиту. Доставка системы редактирования генов непосредственно в клетки растения с помощью вирусного вектора позволяет избежать трудоёмких аспектов других методов.

"Это представляет собой значительный шаг вперёд в раскрытии сложностей взаимодействий "растение-вирус" и в конечном итоге может способствовать созданию более устойчивого сельского хозяйства", — заявил Схолтхоф.

Исследование, опубликованное в PNAS Nexus, стало завершающим в карьере профессора Схолтхофа, объединив ключевые области его работы, такие как RNA silencing и вирусные генные векторы.