Устойчивые к мучнистой росе и бесплодные
Два белка, участвующие в заражении растений мучнистой росой, также играют важную роль в оплодотворении.
Ученые из Института селекции растений Макса Планка в Кельне и Цюрихского университета идентифицировали в модельном растении Arabidopsis thaliana два белка, необходимых как для оплодотворения, так и для заражения мучнистой росой. Это объясняет, почему устойчивые к мучнистой росе растения с мутациями в этих генах бесплодны. (Science, Vol 330, p 968-971)
Белки названы в честь этрусских богинь плодородия Ферония и Норция.
Двойная роль белков
- Ферония сигнализирует пыльцевой трубке, что она достигла цели и пора высвобождать мужские гаметы. Однако этот белок также образуется в листьях и обеспечивает мучнистой росе доступ к растению.
- Для устойчивости к патогену должны быть дефектны обе копии (материнская и отцовская) гена feronia. Но без белка Ферония пыльцевая трубка не останавливается, продолжает расти и не высвобождает сперматозоиды, что приводит к отсутствию оплодотворения.
- Норция также участвует в оплодотворении, но в листьях не встречается. Вместо него там находится родственный белок MLO, который делает растения (например, ячмень) восприимчивыми к мучнистой росе.
- У Arabidopsis три гена MLO, влияющих на восприимчивость, поэтому для устойчивости должны быть выведены из строя шесть копий этих генов.
Эволюционный компромисс
Ферония и Норция производятся клетками-помощниками зародышевого мешка и обеспечивают слияние гамет. Ферония и MLO в листьях позволяют мучнистой росе проникнуть в растение.
"Эта двойная функция указывает, почему эволюции до сих пор не удалось заблокировать эту точку доступа для мучнистой росы. Очевидно, было бы очень трудно разделить эти две функции. Поэтому альтернативы таковы: устойчивый и бесплодный или уязвимый и плодовитый", — говорит Ральф Панструга из Института Макса Планка.
Ферония является рецептором, который, по-видимому, напрямую влияет на Норцию, но механизм их взаимодействия с MLO пока неизвестен.
Цель исследований
"Наша цель — вывести устойчивые к мучнистой росе растения на основе мутантов по Феронии, которые также были бы плодовиты", — заявляет Панструга.
Эта амбициозная задача осложняется тем, что эволюция, судя по всему, до сих пор не создала таких мутантов. Ферония, очевидно, играет настолько важную роль как в завязи, так и в листьях, что растение не может без нее обойтись.