Как вредоносные бактерии захватывают растения

Вредоносные бактерии, такие как Pseudomonas syringae, могут быстро уничтожить урожай, обходя защитные системы растений. Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе выявили молекулярный механизм, который помогает бактериям использовать фундаментальную биологию растения против него самого.

Гормон-мишень

Бактерии научились эксплуатировать ключевой растительный гормон ауксин. Этот гормон, присутствующий у всех наземных растений, регулирует рост и реакции на окружающую среду. Исследователи предполагают, что P. syringae «подслушивает» сигнальный путь ауксина в растении. Когда бактерии замечают увеличение выработки ауксина, они усиливают атаку.

«Высвобождение ауксина говорит бактериям, что атака работает, поэтому они размножаются и становятся ещё агрессивнее», — сказала соавтор исследования профессор биологии Барбара Кункель.

Ключевой белок-сенсор

Изучая молекулярную и генетическую машинерию P. syringae во время заражения резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), команда обнаружила ключевой белок — PmeR.

Этот белок способен детектировать соединение, связанное с ауксином, и активировать определённые гены в бактериях, делая их более агрессивными и вирулентными. «Как только бактерии косвенно чувствуют присутствие ауксина, они меняют экспрессию генов, чтобы лучше выживать внутри растения», — пояснила Кункель.

Перспективы защиты урожая

Понимание этого сложного «диалога» между растением и бактериями открывает путь к новым методам защиты сельскохозяйственных культур. Прямая блокировка белка PmeR в диких бактериях или удаление жизненно важного ауксина из растений невозможны.

Однако исследователи изучают альтернативный подход: сделать патогенные бактерии «слепыми» к ауксину. «Если мы лучше поймём, как бактерии чувствуют ауксин, мы сможем разработать соединение, которое имитирует ауксин или родственные молекулы, сбивая бактерии с толку и блокируя систему, делающую их вирулентными», — сказала Кункель.

Для этого необходимо детально изучить физическую структуру задействованных молекул, чем занимается соавтор работы профессор Джо Джез.

Хотя до практического применения новых методов защиты ещё далеко, понимание механизмов атаки — важный шаг вперёд. «Коммуникация между бактериями и растениями сложнее, чем мы изначально думали, но мы добиваемся прогресса», — отметила ведущий автор исследования Чиа-Юн «Синтия» Ли.

Исследование опубликовано в журнале mBio.