Исследователи начинают раскрывать механизм сигнализации разрушительного паразита сельскохозяйственных культур

В Африке к югу от Сахары немногие сельскохозяйственные паразиты наносят такой же ущерб широкому спектру культур, как Striga hermonthica, известная как ведьмины сорняки. Она подавляет такие основные культуры, как сорго, просо и рис, вызывая симптомы, похожие на засуху или дефицит питательных веществ в почве.

Одна из причин, по которой Striga так трудно контролировать, заключается в том, что её симптомы становятся заметны только после того, как паразит прорастает из растений, и к этому моменту урожай уже не спасти. Таким образом, она представляет серьёзную угрозу продовольственной безопасности Африки и приводит к ежегодным потерям производства, оцениваемым в 10 миллиардов долларов США.

Хотя механизмы распространения Striga до конца не ясны, известно, что растительные гормоны стриголактоны, вырабатываемые растениями-хозяевами, стимулируют её прорастание. Выделено около 17 известных стриголактонов, уникальных для разных видов растений, и паразит распознаёт своего хозяина, определяя состав его стриголактонов.

В журнале Science международная группа исследователей сообщила о разработке флуоресцентного зонда Yoshimulactone Green (YLG), который активирует сигнализацию стриголактонов и визуализирует активность их рецепторов.

Исследователи разработали этот низкомолекулярный зонд, чтобы выяснить функцию рецепторов стриголактонов. Они изучили гидролизующее действие известного рецептора AtD14 и применили эти знания для создания YLG. Зонд распознаётся рецепторами стриголактонов, и в результате гидролизующей реакции образуются флуоресцентные продукты, что служит визуальным маркером восприимчивости к стриголактонам.

Авторы сообщают, что in vivo YLG успешно стимулирует прорастание Striga, причём 97% проросших семян излучали флуоресценцию. "Таким образом, YLG функционирует как флуорогенный агонист в Striga, расщепляя лиганд по мере его восприятия".

Затем исследователи проанализировали публичную базу данных РНК-последовательностей Striga и идентифицировали 12 генов как кандидатов в рецепторы, родственные рецептору ArD14, на основе которого был создан зонд YLG.

Оценивая роль гидролиза в эволюции Striga, они определили, что 10 генов, связанных с гидролизом, визуализируемым YLG, коррелируют с характеристиками Striga и вовлечены в прорастание семян. В этой подгруппе два гена показали "неизбирательно высокое сродство ко всем протестированным стриголактонам".

"Таким образом, из нескольких неразборчивых рецепторов, по-видимому, эволюционировали множественные специализированные рецепторы, чтобы более эффективно обнаруживать структурно разнообразные стриголактоны. Это привело бы к тому, что каждый стриголактон воспринимался бы разной комбинацией рецепторов".