Учёные нашли новый способ защиты растений от грибковой инфекции

Распространённые грибковые заболевания растений можно контролировать с помощью коммерчески доступного химического вещества, которое до сих пор в основном использовалось в медицине. Это открытие сделали учёные из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) и Университета штата Парана в Бразилии. В ходе масштабного эксперимента команда обнаружила новый метаболический путь, который можно нарушить этим веществом, предотвратив проникновение многих известных растительных грибов в растение-хозяин. Об исследовании сообщается в научном журнале Phytopathology.

Гриб Colletotrichum graminicola распространён по всему миру. Он заражает кукурузу, вызывая антракноз — болезнь, из-за которой листья растения сначала желтеют, а затем погибают от токсинов. Гриб размножается спорами, которые изначально попадают на поверхность растения. Там они находят довольно неблагоприятные условия: нехватку большинства питательных веществ, необходимых грибам для развития, в частности азота. «Единственный вариант для них — расщепить некоторые из своих собственных азотсодержащих молекул, например, пурины — строительные блоки ДНК или РНК», — объясняет фитопатолог профессор Хольгер Дайзинг из MLU.

Исследователи из команды Дайзинга нашли способ помешать этой переходной фазе, от которой зависит гриб. Для этого команда нанесла на растения ацетогидроксамовую кислоту — вещество, также используемое для лечения вредных бактерий в желудке человека и известное как ингибитор расщепления мочевины. «Кислота предотвращает проникновение вредоносных грибов в растения и их заражение», — говорит Дайзинг.

Команда также проверила, можно ли перенести результаты, полученные на C. graminicola и кукурузе, на другие растения и грибы. Кислота оказалась эффективной и против многих других патогенов, вызывающих, например, мучнистую росу у зерновых культур, фитофтороз у картофеля, а также ржавчину кукурузы и бобов. «Нам удалось разработать совершенно новый подход к контролю патогенов, который использует существующее действующее вещество и, следовательно, может быть быстро внедрён в коммерческое использование», — говорит Дайзинг.

Учёные провели обширные эксперименты, чтобы прийти к своим выводам. Они хотели понять молекулярные детали того, как грибу удаётся получить азот в начале инфекции. Сначала они создали серию случайных мутаций в геноме гриба C. graminicola. «Затем мы инокулировали различные грибковые мутанты на растения, чтобы увидеть, какие из них больше не являются инфекционными», — говорит Дайзинг. У одного из этих мутантов был дефект в пути деградации пуринов. Чтобы проверить, была ли неудача мутантов в заражении растения действительно вызвана нехваткой азота, исследователи затем нанесли азот на растения. «Как только азот был добавлен, даже безвредные мутанты снова стали инфекционными», — говорит Дайзинг. Команда смогла вызвать тот же дефект, который они наблюдали у мутантов, у диких типов грибов, применяя ацетогидроксамовую кислоту, поскольку она также блокирует путь деградации пуринов.