Механизм химической атаки фитофтороза раскрыт

Международная группа исследователей под руководством учёных из Тюбингенского университета расшифровала принцип действия цитолизина — токсина, который производят одни из самых разрушительных болезней сельскохозяйственных культур. Этот цитолизин вырабатывается патогенами, такими как бактерии и грибы, и может уничтожить целые урожаи без химической защиты. Исследование может привести к созданию новых способов защиты растений. Работа опубликована в Science.

Возбудитель фитофтороза картофеля, оомицет Phytophthora infestans, производит цитолизин. Цель патогена — убить клетки растения, чтобы питаться мёртвой тканью. Для этого цитолизин перфорирует мембрану растительной клетки, нанося необратимые повреждения.

Такую же тактику используют Pectobacterium carotovorum (поражает корни) и гриб Botrytis (губит плодово-овощные культуры). До сих пор было неясно, почему цитолизины сильно повреждают одни виды растений (например, картофель и томаты), но не действуют на другие (например, злаки).

Исследователи показали, что чувствительность к цитолизину зависит от рецептора в растительной клетке, который значительно различается у разных типов растений. В обоих случаях это молекулярная цепь из остатков сахаров и липидов, но у картофеля и томатов цепь короткая, а у злаков — намного длиннее.

«Эта более длинная рецепторная молекула, по-видимому, означает, что цитолизин может связываться с рецептором у пшеницы или ячменя, но не может достичь клеточной мембраны — и, следовательно, не может оказать своё смертоносное действие», — поясняет доктор Изабелль Альберт.

Как объяснил руководитель исследования профессор Торстен Нюрнбергер, особенности разных рецепторов токсина открывают значительные возможности для применения:

• Разработка натурального гербицида: К цитолизину чувствительны многие сорные растения. Это открывает возможность создания на основе микробного токсина селективного и экологически безопасного гербицида.
• Новые биологические средства защиты растений: Можно использовать специальные сахарные молекулы для блокировки токсина, не позволяя ему связываться с уязвимыми клетками растений. Это могло бы обеспечить эффективную защиту от ряда опасных болезней.