Паразиты-«свахи» генетически изменяют клетки растений для привлечения насекомых

Исследование, опубликованное в журнале eLife, показывает, как бактериальный патоген влияет на реакции растений, что, в свою очередь, определяет привлечение насекомых-переносчиков бактерий — цикадок — в зависимости от их пола.

Фитонлазмы — паразиты, вызывающие болезни сельскохозяйственных культур, — зависят от сосущих насекомых, таких как цикадки, для своей передачи. Они привлекают этих переносчиков, вызывая образование необычных структур у растений с помощью эффекторных молекул, например, вирулентного белка SAP54. Однако механизмы этого процесса были мало изучены.

Учёные выдвинули гипотезу, что привлекательность растений для цикадок зависит от белков MADS-бокс транскрипционных факторов (MTF), участвующих не только в цветении.

Ключевые результаты исследования:

• Роль самцов: В ходе тестов с выбором трансгенных растений с SAP54 и без него выяснилось, что плодовитые самки цикадок предпочитают растения с SAP54 только в присутствии самцов. Без самцов увеличения откладки яиц или питания (по выделению медвяной росы) на таких растениях не наблюдалось.
• Генетические изменения: Анализ экспрессии генов показал, что у растений с SAP54, колонизированных самцами, резко меняется активность генов, особенно в путях защиты клеток и биотического стресса. Активность этих генов была значительно подавлена.
• Ключевой белок: Предпочтение самок к растениям с SAP54, на которых уже есть самцы, оказалось зависимым от конкретного MTF-белка — SHORT VEGETATIVE PHASE (SVP). Растения без SVP по-разному реагируют на самцов и самок цикадок.

Выводы:

«Мы обнаружили, что SAP54 подавляет пути реакции растения на биотический стресс при контакте с самцами цикадок. Это подавление критически важно для повышения привлекательности растения для самок — растения, продуцирующие эффектор фитонлазмы SAP54, действуют как служба знакомств, привлекая самок к самцам», — говорит ведущий автор Зигмундс Орловскис.

«Наше исследование подчеркивает двойную роль эффектора фитонлазмы SAP54: он изменяет развитие растения-хозяина и усиливает его привлекательность для репродуктивных самок в присутствии самцов-насекомых», — заключает старший автор Саския Хогенхаут. Этот эффект «сватовства» важен для жизненного цикла паразита, так как самки откладывают яйца на листья, а вылупившиеся личинки питаются растением, приобретая фитонлазмы для последующей передачи другим растениям.