Путь к победе над уничтожающей урожай серой гнилью без токсичных химикатов

Серая гниль ежегодно наносит ущерб урожаю на миллиарды долларов, поражая ягоды, томаты и большинство других фруктов и овощей. Исследователи нашли способ победить эту плесень, не обрабатывая растения токсичными химикатами.

Серая гниль поражает более 1400 видов растений, и эффективного лекарства от неё не существует. Ключом к контролю над ней может стать открытие липидных «пузырьков», которые выделяют клетки плесени. Ранее некоторые учёные считали эти структуры незначительными.

Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде показывает, что эти пузырьки, или внеклеточные везикулы, необходимы для коммуникации между патогенами и их хозяевами, включая многие виды грибов, бактерий и млекопитающих. В данном случае серая гниль научилась использовать везикулы для успешного заражения.

«Из-за сложности их выделения и изучения важные функции этих липидных пузырьков десятилетиями оставались без внимания», — говорит Хэйлинг Джин, профессор микробиологии и патологии растений, руководившая исследованием.

«Теперь мы знаем, что плесень, как и её растения-хозяева, также использует внеклеточные везикулы для защиты и доставки своего оружия — малых молекул РНК, которые «выключают» гены, участвующие в иммунной системе растений», — пояснила Джин.

Это открытие, подробно описанное в журнале Nature Communications, показывает, что серая гниль выделяет вирулентные РНК в этих липидных пузырьках, и что определённый белок — тетраспанин — играет ключевую роль в способности плесени производить везикулы.

Белок тетраспанин находится на поверхности пузырьков. Исследователи обнаружили, что если лишить плесень способности производить тетраспанин, её способность выделять и доставлять везикулы значительно снижается.

«Если мы выключим этот ключевой компонент везикул, мы сможем ослабить их способность доставлять оружие в виде малых РНК или других молекул, подавляющих иммунитет хозяина», — говорит Джин.

Ранее та же команда идентифицировала гены, позволяющие грибку производить малые молекулы РНК. «Выключение» этих генов, а также генов, отвечающих за производство тетраспанина, может лечь в основу нового поколения «РНК-фунгицидов» для борьбы с серой гнилью.

«РНК есть во всём, она легко усваивается людьми и животными. РНК может быстро разлагаться в окружающей среде, не оставляя токсичных остатков», — отмечает Джин. В настоящее время основными методами борьбы с серой гнилью являются химические фунгициды, которые могут негативно влиять на здоровье людей и животных, а также на окружающую среду.

Серая гниль — второй по вредоносности грибок для продовольственных культур в мире после рисового патогена Magnaporthe. Экологичный РНК-фунгицид, атакующий способность выделять внеклеточные везикулы, может быть эффективен и против Magnaporthe, и других грибковых патогенов.

«В условиях быстрого изменения климата многие грибковые инфекции могут усиливаться. Мы рады разработать новые экологичные методы защиты мирового продовольствия, которые могут быть столь широко применимы», — заключила Джин.