Как патогены развивают новые механизмы вирулентности и почему это важно?

Понимание эволюции патогенов — ключ к защите от вредителей и болезней. Однако мы постоянно недооцениваем этот процесс, как показала пандемия COVID-19, которую некоторые считали побеждённой до появления варианта Delta. Учёные также часто отстают от фитопатогенов. Вопрос "Как патогены развивают новые механизмы вирулентности?" вошёл в топ-10 нерешённых проблем в области молекулярных взаимодействий растений и микробов и был рассмотрен в обзорной статье в журнале MPMI.

"Некоторые думают, что это старый вопрос и ответы уже известны, — говорит соавтор обзора Солedad Сакристán. — Однако чем больше мы узнаём, тем больше видим различных путей и стратегий, которые патогены используют, чтобы преодолеть наши меры контроля. В этой борьбе мы ещё далеки от победы".

На эволюцию патогенов сильно влияют глобальные изменения: изменение климата и международная торговля радикально меняют географическое распространение патогенов. Это способствует возникновению и возвращению болезней, а также распространению агрессивных эпидемий, делая понимание адаптации патогенов ещё более важным.

"Мы много знаем о механизмах адаптации патогенов к конкретным иммунным ответам хозяина, например, к устойчивости растений, основанной на одном гене, — отмечает соавтор Эрика Госс. — Однако другие аспекты адаптации с более сложной генетикой изучены меньше".

Например, до сих пор не до конца понятны генетические изменения, необходимые для "прыжка" патогена на нового хозяина, или то, как патоген, преодолев первую линию защиты растения, становится более или менее смертоносным и заразным.

Хорошая новость в том, что у учёных теперь есть мощные инструменты: технологии "больших данных" и программы для их обработки. Они позволили обнаружить, что драматические события, такие как гибридизация видов патогенов, могут приводить к перестройкам генома и быстрой эволюции вирулентности для новых растений. Секвенирование геномов также показало, что содержание генов в хромосомах бактериальных патогенов очень динамично и, вероятно, определяет спектр хозяев.

Вопрос "Как патогены развивают новые механизмы вирулентности?" включает множество более мелких вопросов, а найденные ответы часто рождают новые. Однако поиск продолжается, так как результаты помогут разработать более эффективные стратегии контроля болезней растений.

"Комбинирование источников устойчивости, для преодоления которых патогенам требуются совершенно разные эволюционные механизмы или которые снижают эффективность других их функций, вероятно, будет более надёжным в полевых условиях. По мере изучения эволюции вирулентности мы сможем лучше понимать, какие патогены представляют наибольший риск преодоления устойчивости хозяина", — пояснил третий автор обзора Себастьян Эвес-ван ден Аккер.

Этот обзор является частью серии статей MPMI, посвящённой топ-10 нерешённых вопросов в этой научной области.