Открытие в иммунитете растений повышает шансы на создание устойчивых культур

Исследователи, финансируемые Советом по исследованиям в области биотехнологии и биологических наук (BBSRC), раскрыли «чёрный ящик» генетики иммунной системы растений. Это повышает нашу способность создавать в будущем культуры, устойчивые к болезням и вредителям. Исследование опубликовано 28 июля в журнале Science.

Международный консорциум учёных, включая профессора Джима Бейнона из Уорикского университета, использовал подход системной биологии. Они обнаружили огромную сеть генов, которые играют роль в защите растений от атак вредителей и болезней. Это открытие позволит исследовать новые пути улучшения сельскохозяйственных культур и обеспечить продовольственную безопасность.

Профессор Бейнон заявил: «У растений есть базовая система защиты от потенциально опасных организмов. К сожалению, некоторые из этих организмов со временем эволюционировали, чтобы преодолеть защиту растений. Поэтому селекционеры всегда ищут новые способы их обмануть. Понимание того, как именно работает иммунитет растений, является ключом к прогрессу в этой области».

Команда профессора Бейнона исследовала в качестве примера болезнь растений — ложную мучнистую росу. Её вызывает плеснеподобный организм Hyaloperonospora parasitica. Как и многие патогены, он производит белки, которые внедряет в растение, чтобы подорвать его естественную защиту.

Учёные изучили почти 100 различных эффекторных белков Hyaloperonospora parasitica, которые, как известно, участвуют в преодолении иммунной системы растения. Они искали, как каждый из этих белков воздействует через взаимодействие с другими белками, уже присутствующими в растении. Они обнаружили в общей сложности 122 белка растения Arabidopsis thaliana, на которые напрямую нацелены белки патогена.

Профессор Бейнон пояснил: «Это показывает, что в иммунитете задействовано гораздо больше растительных белков, чем мы думали. Изучая гены, которые кодируют эти белки, мы можем начать определять ключевые генетические цели для улучшения сельскохозяйственных культур».

Исследование также выявило множество сложных связей между растительными белками, что указывает на важность сетевой активности в защите растений.

Профессор Бейнон заключил: «Наше открытие предполагает, что поиск отдельных генов, обеспечивающих устойчивость к вредителям и болезням, будет недостаточным. Вместо этого исследователям и селекционерам придётся работать вместе, чтобы создавать растения с устойчивыми сетями генов, способными выдерживать атаки».

Профессор Дуглас Келл, исполнительный директор BBSRC, сказал: «Понимание фундаментальной биологии растений имеет решающее значение для разработки новых способов производства устойчивых, безопасных и питательных продуктов для растущего населения. Это открытие открывает целый спектр возможностей для исследований взаимодействий «растение-патоген». Оно также указывает на новые подходы к работе в этой области: поскольку за иммунитетом растений стоит сложная сеть, очевидна необходимость системного подхода в будущих исследованиях».