Новые методы изучения вирусов растений и их переносчиков

Ученые Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) разработали две инновационные технологии для изучения того, как растения реагируют на угрозы, такие как засуха или болезни, переносимые насекомыми.

Структура вируса: ключ к передаче насекомыми

Ученые ARS Мишель Силия и Стюарт Грей из Роберта В. Холли Центра сельского хозяйства и здоровья в Итаке, Нью-Йорк, вместе с коллегами из Университета Вашингтона нашли способ изучить структуру белка, который позволяет вирусам растений (например, вирусу скручивания листьев картофеля) перемещаться:

Вирусы формируют из белков более крупные частицы — вирионы. Ученые считают, что форма (топология) вириона определяет специфичность переноса конкретным видом тли.

Ключевой элемент — минорный структурный белок, который выступает из оболочки вириона. "Эти белки действуют как удлинители, давая вириону гибкость, необходимую для установления связей в растении и тле", — говорит Джеймс Брюс. Эта гибкость ранее делала белки крайне трудными для изучения.

Метод исследования

Используя технологию protein interaction reporter (PIR) и высокоразрешающую масс-спектрометрию, ученые смогли впервые визуализировать топологические особенности вириона. Результаты опубликованы в Journal of Proteome Research. Следующий шаг — изучение взаимодействия вириона и его структурных белков с белками растения и насекомого.

КТ-сканирование для изучения сосудистой системы растений

Эндрю МакЭлроун, физиолог растений из подразделения исследования патологии и генетики культур в Дэвисе, Калифорния, адаптировал технологию компьютерной томографии (КТ) для детального изучения ксилемы — ткани, проводящей воду.

Возможности метода

  • Визуализация эмболий: При засухе в водном столбе ксилемы образуются пузырьки воздуха (эмболии), нарушающие поток воды. КТ позволяет в реальном времени наблюдать этот процесс у виноградной лозы.
  • Анализ связей: Разработанное программное обеспечение (доступное бесплатно) позволяет визуализировать, как каждый сосуд ксилемы связан с другими, а также определить размер и ориентацию соединений.

Открытие: "Клетки-мосты" и восприимчивость к болезням

Некоторые патогены, например, бактерия, вызывающая болезнь Пирса у винограда, поражают ксилему. КТ-исследования показали, что ключевую роль в восприимчивости играют специализированные "клетки-мосты", соединяющие более крупные сосуды ксилемы.

  • У восприимчивых к болезни Пирса виноградных лоз больше клеток-мостов, что может облегчать распространение патогена.

Эта технология — значительный шаг вперед по сравнению с традиционным микроскопическим изучением срезов. Она поможет понять, как растения реагируют на водный стресс, и вывести более устойчивые к засухе и болезням культуры. Метод уже применяется для изучения голубики, цитрусовых, подсолнечника и грецкого ореха.