Учёные обнаружили новый механизм заражения сои нематодами, угрожающий мировому производству
Цистообразующие нематоды, невидимые невооружённым глазом, наносят глобальный ущерб сельскому хозяйству на миллиарды долларов ежегодно. Группа учёных-растениеводов под руководством исследователей из Университета Миссури обнаружила один из механизмов, который используют эти паразиты для заражения сои и высасывания питательных веществ.
Соя — ключевой компонент кормов для животных и пищевого масла. Нематоды угрожают её производству, «захватывая» биологию растения.
«Эти паразиты повреждают корневую систему, создавая особые клетки-«кормушки» в корнях и вытягивая питательные вещества, что приводит к отставанию в росте и потере урожая», — пояснила Мелисса Гёлльнер Митчум, ведущий автор исследования.
Около 15 лет назад учёные выяснили, что нематоды используют для питания короткие цепи аминокислот (пептиды). Новое исследование с применением секвенирования нового поколения показало, что паразиты способны производить второй тип пептидов, идентичных растительным CLE-B пептидам. Эти пептиды «захватывают» стволовые клетки растения, используемые для создания проводящих путей (сосудов), по которым транспортируются питательные вещества.
«Растения посылают эти химические сигналы своим стволовым клеткам для роста, включая развитие сосудистой системы. Мы увидели, что нематоды используют идентичные пептиды для запуска того же процесса. Эта «молекулярная мимикрия» помогает им создавать сайты питания», — отметила Митчум.
Эксперимент подтвердил теорию: синтезированный нематодный пептид CLE-B, нанесённый на сосудистые клетки модельного растения Arabidopsis, вызвал такой же ростовой ответ, как и собственные пептиды растения.
Когда учёные «выключили» (knocked out) гены, которые Arabidopsis использует для сигнализации своим стволовым клеткам, эффективность заражения нематодами снизилась. Паразиты не могли посылать сигнал растению, и место их питания формировалось хуже.
«Это первый случай, когда мы смогли показать, что нематода модулирует или контролирует сосудистый путь растения. Понимание этого — ключевой шаг к созданию устойчивых к вредителям растений», — заключила Митчум.
Исследование «Identification of cyst nematode B-type CLE peptides and modulation of the vascular stem cell pathway for feeding cell formation» опубликовано в журнале PLOS Pathogens.