Лучшее понимание треугольных гормональных отношений между культурой, грибом и паразитом

Паразитические растения губят урожаи и угрожают продовольственной безопасности примерно трёмстам миллионам человек по всему миру, включая Африку. Культурные растения всё чаще становятся жертвами этих растений, которые буквально высасывают из них жизнь. Исследователи из Wageningen UR совместно с коллегами из Швейцарии изучают эту проблему. В журнале Nature они сообщают о регулирующем эффекте нового белка, который может сделать культуры менее уязвимыми для этих паразитов.

Растения рода Striga с эффектными цветами — бедствие для фермеров. Эти паразиты прикрепляются к корням сорго, кукурузы и проса, высасывая из хозяев воду и питательные вещества, что часто приводит к потере всего урожая.

Ранее было показано, что растения-хозяева сами выделяют в почву через корни вещества (стриголактоны), привлекающие паразитов. Однако эти же вещества выполняют и вторую функцию: они мобилизуют полезные грибы (микоризу), которые помогают растению поглощать питательные вещества, особенно фосфат, что критически важно на бедных почвах. Взамен растение снабжает грибы сахарами.

В 2008 году была открыта третья функция стриголактонов: как гормон растений они подавляют рост боковых побегов. Без них растения, например томаты, становятся чрезмерно кустистыми, что «ворует» питательные вещества у плодов.

Исследователи из Wageningen UR и университетов Цюриха и Фрибура изучили, что происходит в растении после синтеза стриголактонов в клетках. Они обнаружили специфический белок, участвующий в транспорте этого гормона.

В растениях с неработающим белком меньше стриголактонов достигало почвы, хотя их уровень в корнях не менялся. Как и ожидалось, такие растения были менее восприимчивы к заражению паразитами. К сожалению, они также стали менее привлекательны для микоризы и давали больше боковых побегов.

Исследователи полагают, что это открытие углубляет понимание роли стриголактонов в трёх различных функциях. Их цель — найти способ сделать растения менее привлекательными для паразитов, сохранив при этом пользу от микоризы и контроль за ветвлением. Первый шаг — возможно, ограничить транспорт гормона в почву, но не внутри растения.

Вероятно, селекция культур (сорго, кукурузы, проса) на отсутствие боковых побегов неосознанно вела к отбору растений с высоким уровнем стриголактонов. Значительная часть этих гормонов попадает в почву, вызывая прорастание всё более агрессивных семян паразитов. Хотя стриголактоны и стимулируют поглощение фосфатов через микоризу на бедных почвах, это не всегда компенсирует ущерб от паразитов.