Повышение устойчивости сельскохозяйственных культур к патогенам

Растения, как и животные, имеют системы защиты от инфекций. Клетки растений содержат рецепторные белки на своей поверхности, которые связываются с компонентами патогена и позволяют распознать тип атаки.

Исследователи из Университета Тюбингена совместно с международными коллегами обнаружили общий для многих микробов паттерн, запускающий иммунную реакцию растений. Это пептидный фрагмент nlp20, который является компонентом токсинов бактерий, грибов и оомицетов. Один из распространённых патогенов, производящих этот фактор вирулентности, — Phytophthora infestans, вызывающий фитофтороз картофеля. Эта болезнь стала причиной Великого голода в Ирландии в 1845 году и до сих пор наносит значительный ущерб посевам картофеля и томатов.

Учёные из Центра молекулярной биологии растений (ZMBP) совместно с коллегами из Утрехтского, Вюрцбургского и Университета Цинхуа (Пекин) идентифицировали гены в модельном растении Arabidopsis thaliana, важные для распознавания nlp20. Их перенос в сельскохозяйственные культуры, такие как картофель, может значительно снизить уязвимость к болезням вроде фитофтороза.

Исследование, опубликованное в Nature Plants, описывает механизм: патоген распознаётся, как только фрагмент токсина nlp20 связывается с рецепторным белком RLP23. Вместе с корецепторами SOBIR1 и BAK1 он формирует комплекс, который посылает сигнал в клетку, запуская различные иммунные реакции.

Эксперименты показали, что генетический перенос этого рецепторного комплекса в предпочитаемые Phytophthora растения-хозяева повышает их устойчивость. «Результаты показывают, что сельскохозяйственные культуры, такие как картофель и томаты, дают иммунный ответ, как только содержат этот распознающий комплекс, и при заражении демонстрируют значительно меньше симптомов, чем немодифицированные растения», — говорит доктор Изабелла Альберт.

Широкое распространение nlp20 среди патогенов открывает путь к повышению устойчивости продовольственных культур к широкому спектру болезней.