Паразит раскрывает ключи к эволюции болезней растений

Новое исследование паразита-универсала Albugo candida (A. candida), возбудителя белой ржавчины капустных, выявило важные закономерности эволюции болезней растений, что может помочь сельскому хозяйству и глобальной продовольственной безопасности.

Вопрос о том, как эволюционируют паразиты-универсалы с широким кругом хозяев, является центральным в паразитологии. Паразиты адаптируются в ответ на защитные механизмы организмов-хозяев, и часто эта адаптация специфична для конкретного вида хозяина.

A. candida — патоген растений, который легко спутать с грибком, хотя он очень далёк от грибов. Этот паразит может расти на многих далёких друг от друга растениях семейства капустных. Некоторые из этих растений — обычные садовые сорняки, встречающиеся в Норидже (Великобритания) и по всему миру, а также овощные культуры, такие как цветная капуста.

Проект «Albugon» возглавил профессор Джонатан Джонс из Лаборатории Сэйнсбери (TSL) в Норидже, получивший пятилетний грант для ведущих исследователей от Европейского исследовательского совета. Команда учёных из TSL, включая Марка МакМаллана (ныне из Центра анализа геномов, TGAC), использовала секвенирование генома для выявления ключевых различий между расами A. candida, заражающими разные сорняки и культуры.

Исследование показало, что изоляты паразита, заражающие разные растения, несут различные наборы генов, но при этом имеют общие сегменты генома. Это указывает на недавний и продолжающийся обмен генами между расами, растущими на разных хозяевах. Это означает, что расы паразита, заражающие культурные виды, могут регулярно получать вливания генетической вариативности от рас, заражающих сорняки.

«Нас озадачило, что различные расы Albugo демонстрируют признаки генетического обмена, несмотря на то что растут на разных видах хозяев, — сказал профессор Джонатан Джонс. — Однако затем мы поняли, что это можно объяснить необыкновенной способностью Albugo подавлять защитные реакции хозяина. Проще говоря, мы считаем, что Albugo подавляет иммунитет растений-хозяев, чтобы иметь возможность заниматься сексом».

«Взаимодействие и эволюция растений и микробов имеют фундаментальное значение для сельского хозяйства и глобальной продовольственной безопасности. Благодаря достижениям в геномике теперь возможно изучать множество геномов внутри дикого вида, — сказал доктор Марк МакМаллан, популяционный и эволюционный биолог из TGAC и первый автор исследования. — Это открыло дверь для учёных, чтобы проводить анализ геномов с использованием методов популяционной генетики — комбинации передовых методов, разработка которых началась задолго до открытия структуры ДНК. Применение этих методов углубит наше понимание эволюции патогенов растений».

Научная статья «Доказательства подавления иммунитета как движущей силы геномных интрогрессий и расширения круга хозяев у рас Albugo candida, паразита-универсала» опубликована в журнале eLife.