Генетический саботаж грибов в пшенице раскрыт

Учёные из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) и их коллеги с помощью молекулярных методов показали, как подрыв работы одного гена в пшенице двумя грибковыми патогенами запускает своего рода клеточное самоубийство в листьях зерновой культуры.

К счастью, команда также разработала ДНК-маркеры для быстрого скрининга коммерческих сортов на наличие этого гена — Tsn1 — чтобы исключить его с помощью селекции. Это лишит грибы основного способа убивать ткани листа для питания и роста, объясняет Джастин Фэрис, генетик растений из ARS.

Грибы Pyrenophora tritici-repentis (желтая пятнистость) и Stagonospora nodorum (септориоз) часто действуют совместно, встречаясь на одних полях и производя один и тот же токсин ToxA. Этот токсин индуцирует контролируемый геном Tsn1 ответ в пшенице — запрограммированную гибель клеток (PCD). В норме PCD защищает растения, изолируя патогены в мёртвых клетках. Однако эта стратегия не работает против ToxA-грибов, потому что они являются некротрофами — патогенами, питающимися отмершей тканью.

Чтобы лучше понять этот генетический обман, Фэрис возглавил команду учёных из семи исследовательских организаций. Они выделили, секвенировали и клонировали последовательность ДНК гена Tsn1 из культурной пшеницы и её диких родственников. На основе анализа исследователи пришли к выводу, что современная пшеница унаследовала Tsn1 от козлятника. По их мнению, это произошло после слияния гена козлятника, кодирующего фермент протеинкиназу, с другим геном — NB-LRR, который, вероятно, обеспечивал устойчивость к биотрофам (патогенам, питающимся живой тканью).

Интересно, что активность Tsn1 контролируется циркадными часами пшеницы: ген инициирует PCD в ответ на ToxA только в светлое время суток. Ночью Tsn1 "отключается" и "игнорирует" токсин, что позволяет предположить, что ToxA может косвенно мешать процессу фотосинтеза растения.