Обработка железом усиливает иммунитет риса

Рис (Oryza sativa L.) — самая распространенная в мире зерновая культура для потребления человеком. Однако его производству серьезно угрожает пирикуляриоз (рисовая пирикуляриоз), грибковое заболевание, зарегистрированное более чем в 80 странах.

Исследование, опубликованное в журнале Rice под руководством Бланки Сан Сегундо, показало, что воздействие на растения риса умеренно высокими уровнями железа повышает устойчивость к заражению патогенным грибом Magnaporthe oryzae — возбудителем пирикуляриоза, главной болезни этой культуры.

Железо — важный питательный элемент для растений, но его доступность в почве может быть низкой. Как дефицит, так и избыток железа токсичны для растения.

С помощью методов РНК-секвенирования команда обнаружила активацию нескольких генов, связанных с защитой растений, после кратковременной обработки риса железом. Также железо повышает экспрессию генов, связанных с генерацией фитоалексинов — молекул с противогрибковой активностью, способных ингибировать рост M. oryzae. Таким образом, умеренная обработка железом активирует врожденную иммунную систему риса.

В условиях заражения в листьях обработанных железом растений наблюдается накопление активных форм кислорода (АФК) и самого железа в специфических, локализованных областях листа, соответствующих точкам проникновения патогена. Это запускает процесс запрограммированной гибели клеток, известный как ферроптоз, который ограничивает распространение гриба в ткани и позволяет растению контролировать инфекцию.

«Ферроптоз был описан у устойчивых к M. oryzae сортов риса. Однако впервые эта реакция наблюдается у восприимчивых к грибу растений риса в результате обработки железом. Железо выполняет функцию усиления иммунного ответа», — говорит Бланка Сан Сегундо.

Ранее та же группа показала, что избыток фосфата из-за чрезмерного использования фосфорных удобрений, наоборот, повышает восприимчивость риса к заражению тем же грибом.

Понимание взаимосвязи между обеспечением питательными веществами и защитным ответом растения может помочь в разработке новых стратегий защиты от пирикуляриоза и снизить экономические потери. Эти знания также будут способствовать внедрению более устойчивых практик выращивания риса за счет сокращения использования агрохимикатов.