Выделение аттрактанта для растительно-паразитических нематод

Исследовательская группа из Университета Кумамото (Япония) впервые успешно очистила и идентифицировала из семян льна аттрактант для поражающих сельхозкультуры галловых нематод. Эксперименты показали, что рамногалактуронан-I (RG-I), компонент клеточной стенки льняного семени, способен привлекать нематод. Для этого привлечения критически важны связи между рамнозой и L-галактозой.

Галловые нематоды — паразиты, которые заражают корни растений и формируют места питания ("галлы") для размножения. Сильно заражённые растения не могут эффективно поглощать воду и соли, что приводит к задержке роста или гибели. Мировой ущерб от нематод оценивается в сотни миллиардов долларов США в год.

Современные методы борьбы (пестициды, фумигация почвы) эффективны, но дороги и могут наносить ущерб здоровью и окружающей среде, нарушая баланс почвенного микробиома. Поэтому разработка экологичных методов контроля крайне важна.

Предыдущие попытки идентифицировать аттрактанты, выделяемые растениями-хозяевами, были неудачны из-за сложности сбора больших количеств корневых экссудатов и отсутствия методов массового культивирования нематод для скрининга.

Группа из Университета Кумамото ранее разработала метод лабораторного культивирования нематод. Недавно они обнаружили, что семена льна содержат новый аттрактант. Используя серию хроматографических шагов очистки, исследователи выделили этот аттрактант из экссудатов льняного семени.

Анализ показал, что аттрактант состоит из полисахаридов клеточной стенки. Его структура напоминает рамногалактуронан-I с чередующимися остатками рамнозы и галактуроновой кислоты в основе и боковыми цепями из мономеров галактозы и фукозы.

Дальнейшее исследование выявило, что боковые цепи L-галактозы критически важны для привлечения нематод. В то время как D-галактоза распространена в клеточных стенках растений, L-галактоза встречается реже, и семена льна — её исключительно хороший источник. Уникальное предпочтение нематод к L-галактозе указывает на наличие у них сложного механизма распознавания, способного различать малые молекулярные различия. Исследователи подтвердили, что синтетический дисахарид рамноза-L-галактоза достаточен для привлечения нематод. Эти сахара, вероятно, не используются нематодами как источник питания, а строго как аттрактант.

"Используя открытый нами аттрактант, мы на шаг приблизились к созданию функциональной ловушки для нематод. Поскольку это натуральный продукт растения и не содержит нематоцидов, он может миновать процесс регистрации пестицидов. Мы полагаем, что этот аттрактант вряд ли негативно повлияет на окружающую среду или здоровье человека и имеет потенциал для развития устойчивого и экологичного сельского хозяйства", — заявил профессор Синъитиро Сава, руководитель исследования.

Исследование опубликовано в Science Advances 2 июля 2021 года.