Ученые впервые описали «общение» между ячменем и спорами стеблевой ржавчины
Традиционная точка зрения предполагала, что для запуска защитных реакций патоген должен проникнуть в растение. Однако исследователи из Университета штата Вашингтон установили, что ячмень распознает вторжение и начинает мобилизовывать защиту в течение пяти минут после атаки.
Открытие, наряду с успешным клонированием защитных генов растения и сигнального вещества патогена, может революционизировать борьбу с болезнями зерновых, такими как стеблевая ржавчина. Этот патоген способен уничтожить весь урожай, а новые угрозы, такие как эволюционирующая раса Ug99, представляют опасность для глобальной продовольственной безопасности.
Механизм защиты связан с геном Rpg1, который обеспечивает ячменю устойчивость к стеблевой ржавчине на протяжении последних 60 лет. Лаборатория ранее клонировала этот ген, а теперь, объединив его с недавно открытыми активирующими генами, получила двойной удар по патогену.
Наблюдая за активностью этих комбинированных генов, ученые задокументировали «общение» между растением и спорами ржавчины. Они идентифицировали белки патогена, распознаваемые геном Rpg1, и проследили за каскадом сигналов, который командует растению защищаться.
«Совершенно ясно, что растение распознает патоген в течение пяти минут после того, как спора коснется листа», — говорит генетик Камилла Стебер.
Первоначальная реакция невидима для глаза, но исследователям удалось зафиксировать тонкие изменения в химии растения. Видимые признаки воздействия — подушечковидные структуры, связывающие спору с клеткой листа, — появляются в течение часа.
Рецензент статьи ученых в PNAS отметил, что это открытие, вероятно, «откроет совершенно новое направление в исследованиях взаимодействий растение-патоген». Стебер назвала его переломным моментом: «Это первый пример, когда механизм «замка и ключа» в ответе злаков на патоген четко понят».
Ученые надеются, что понимание этого механизма позволит манипулировать им для создания устойчивости у растений, в том числе и против новой угрозы Ug99, если окажется, что механизм взаимодействия тот же.