Открыт ключевой молекулярный механизм защиты пшеницы от опасной болезни

Новое исследование, опубликованное в Science международной командой учёных под руководством доцента Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) Бранде Вульфа, выявило ранее неизвестное молекулярное событие, запускающее иммунный ответ на опасное заболевание пшеницы. Результаты открывают стратегии для создания сортов с усиленным иммунитетом.

Пшеница — основной продукт питания для миллиардов людей и важный источник кормов, что делает её одной из ключевых сельскохозяйственных культур. Пандемия болезней пшеницы может иметь катастрофические последствия.

Как и животные, растения обладают иммунной системой, но устроенной иначе. У растений нет кровеносной системы, и их иммунитет основан на иных молекулярных реакциях. Задача — понять конкретные механизмы, ведущие к уничтожению патогена.

Исследование впервые показало молекулярные события в клетках пшеницы в ответ на заражение стеблевой ржавчиной — грибковым заболеванием, исторически вызывавшим голод и называемым «полиомиелитом пшеницы». Инфицированные растения покрываются бурыми пустулами.

Иммунная реакция начинается, когда патоген взаимодействует с особыми белками — тандемными киназами. Эти ферменты, физически связанные друг с другом, играют ключевую роль в иммунитете растений.

Исследование раскрыло начальные молекулярные реакции, которые проводят тандемные киназы для запуска иммунного ответа. Этот ответ приводит к гибели клетки, лишая патоген питательных веществ и предотвращая его распространение.

В отсутствие патогена тандемные киназы связаны друг с другом, оставаясь неактивными. Когда патоген связывается с одной из киназ, это «освобождает» вторую, которая и включает иммунный ответ. Такой механизм ранее не наблюдался.

Из-за эволюционной сохранности этого иммунного механизма у злаков, открытие предоставляет основу для усиления устойчивости зерновых культур ко многим заболеваниям.

Пшеница — самая производимая и продаваемая культура в мире: за последние десять лет её ежегодный урожай превышал 750 миллионов тонн. Понимание её иммунных реакций критически важно для обеспечения глобальной продовольственной безопасности.