Расшифровка иммунитета растений против паразитов

Нематоды представляют огромную угрозу для сельского хозяйства, паразитируя на важных культурах, таких как пшеница, соя и бананы, но растения могут защищаться. Исследователи Боннского университета вместе с коллегами из Лаборатории Сэйнсбери в Норидже идентифицировали белок, который позволяет растениям распознавать химический сигнал червя и запускать иммунный ответ против захватчиков. Это открытие поможет создать сельскохозяйственные культуры с повышенной защитой от этого типа паразитов. Работа опубликована в текущем выпуске PLoS Pathogens.

Растительно-паразитические нематоды — это микроскопические черви, которые паразитируют на растениях-хозяевах, чтобы получать воду и питательные вещества. Процесс питания серьёзно повреждает растение-хозяин. Инфекция искажает структуру корней и побегов, нарушает способность растения поглощать питательные вещества из почвы и в конечном итоге снижает урожайность. Ежегодные потери превышают десять процентов для таких важных культур, как пшеница, соя и бананы. Помимо прямого ущерба, заражение нематодами также открывает возможность для проникновения других патогенов.

До сих пор почти ничего не было известно об общем врождённом иммунном ответе растений на нематод. Команда исследователей из Боннского университета в сотрудничестве с учёными из Лаборатории Сэйнсбери в Норидже идентифицировала у резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) ген NILR1, который помогает растениям чувствовать нематод. "NILR1 — это генетический код для рецепторного белка, который локализован на поверхности растительных клеток и способен связывать и распознавать другие молекулы", — говорит профессор Флориан Грундлер. — "NILR1, скорее всего, распознаёт молекулу от нематод, после чего активируется и запускает иммунные реакции растений".

NILR1 распознаёт широкий спектр нематод

Хотя уже были идентифицированы несколько рецепторов (так называемые гены устойчивости), обеспечивающих защиту от конкретных типов нематод, NILR1 распознаёт более широкий спектр паразитов. "Прелесть NILR1 в том, что он, по-видимому, консервативен среди различных сельскохозяйственных культур и обеспечивает защиту от многих видов нематод", — говорит руководитель группы доктор Шахид Сиддик. Обнаружение NILR1 также ставит вопрос о молекуле, продуцируемой нематодой, распознавание которой считается ключевым в этом процессе.

Теперь, когда важный рецептор обнаружен, учёные работают над поиском молекулы, которая связывается с NILR1, чтобы включить иммунный ответ. Две первые авторы, аспиранты кафедры, распределили задачи в проекте: Мэри Вангомбе сосредоточена на рецепторном белке и его функции, а Баду Менди концентрируется на выделении сигнальной молекулы, выделяемой нематодами.

Новые возможности для селекции устойчивых культур

Результаты учёных открывают новые перспективы для повышения устойчивости культур к нематодам. Они уже показали, что важные культуры, такие как томат и сахарная свёкла, также обладают функциональным гомологом NILR1 — отличная основа для дальнейшей целенаправленной селекции.

Как только сигнал нематоды будет охарактеризован, появится новое поколение природных соединений, способных индуцировать защитные реакции у растений, что проложит путь к безопасному и устойчивому контролю над нематодами.