Нарушение «общения» с растениями может ограничить заражение цистовыми нематодами

Нацеливание на новообнаруженную уязвимость в сигналах, которые цистовые нематоды используют для заражения корней растений, может стать мощным методом снижения ущерба, наносимого этими паразитическими червями таким культурам, как соя, согласно исследованию.

Исследователи идентифицировали единственный белок в цистовых нематодах, который запускает десятки химических сигналов, называемых эффекторами. Эти микроскопические круглые черви высвобождают эффекторы внутри корней, чтобы захватить растительные клетки и создать себе дом, — пояснил Томас Баум, соавтор исследования.

Хотя этот белок — фактор транскрипции, связывающийся с генами и включающий или выключающий их, — вероятно, является лишь одним из нескольких, регулирующих производство эффекторов, исследование показало, что без него заражение нематодами резко сокращается.

Это может привести к значительному прогрессу в снижении разрушительности соевой цистовой нематоды, которая в прошлом году стоила фермерам США почти 90 миллионов бушелей урожая, являясь самым вредоносным вредителем этой культуры.

Химический диалог

Эффекторы — ключевой молекулярный механизм вторжения нематод в корни растений. Черви — сложные патогены, которые, вылупившись в почве, проникают в корень. Внутри они ищут одну клетку, чтобы захватить её. Найдя её, они начинают не с питания, а с общения.

«Язык, который они используют, — химический, а не словесный», — сказал Баум. «Эффекторы доставляют сообщение растительной клетке, и она меняется, превращаясь в тип клетки, обычно не встречающийся в корне сои. Затем все соседние клетки изменяются и сливаются, образуя огромный новый орган, единственная функция которого — кормить червя».

Обнаружение SUGR-1

Исследователи использовали анализ генной сети, чтобы идентифицировать фактор транскрипции в железах нематоды, который активируется при производстве эффекторов. Их анализ показал, что этим фактором транскрипции, названным Subventral-Gland Regulator (SUGR-1), запускается 58 генов эффекторов.

Активация SUGR-1 происходит из-за сигналов от корней, названных исследователями эффектостимулинами. Это объясняет, почему SUGR-1 активировался при воздействии экстрактов корней растений, являющихся известными хозяевами нематод.

Как это может работать в полях

В настоящее время основными мерами борьбы с соевой цистовой нематодой являются севооборот и сорта, выведенные для устойчивости к нематодам. Улучшенное понимание того, как нематоды обманывают растения, заставляя их становиться послушными хозяевами, должно в конечном итоге расширить этот инструментарий.

Селекционные компании могли бы разработать сорта сои, генетически модифицированные для производства РНК, которая, будучи поглощённой нематодами, предотвращает активацию SUGR-1. Другой вариант — блокирование эффектостимулинов с помощью химических обработок, редактирования генов или селекции. Методы не обязательно должны быть исчерпывающими, так как даже снижение вирулентности было бы значительным.

«С нематодами не обязательно убивать каждого червя. Если я сокращу заражение на 40%, это большое дело. Это нанесёт реальный удар по ущербу для урожая», — сказал Баум.

Результаты также имеют потенциал для ветеринарии и медицины, поскольку другие типы нематод являются опасными паразитами животных.

«SUGR-1 — это лишь первый, который бросился в глаза. Но мы знаем, что есть и другие. Это только начало. Целей будет много», — сказал Баум.