Учёные открыли новую химию для защиты урожая от грибковых болезней

Патогенные грибы представляют собой огромную и растущую угрозу глобальной продовольственной безопасности. Сейчас для защиты урожая используют противогрибковые химические вещества — фунгициды. Однако растущая устойчивость микробов к этим веществам требует постоянной разработки новых препаратов.

Консорциум исследователей из Университета Эксетера под руководством профессора Геро Штайнберга объединил усилия в борьбе с фитопатогенными грибами. В недавней публикации в престижном журнале Nature Communications они сообщили об идентификации новых моноалкильных липофильных катионов (MALCs), защищающих урожай от септориоза пшеницы и пирикуляриоза риса. Эти болезни угрожают соответственно пшенице умеренного пояса и рису, ставя под угрозу безопасность двух важнейших продовольственных культур.

Учёные обнаружили, что MALCs ингибируют активность митохондрий грибов. Митохондрии — это клеточные «электростанции», обеспечивающие «топливо» для всех жизненно важных процессов патогена. Ингибируя ключевой путь в митохондриях, MALCs сокращают клеточное энергоснабжение, что в конечном итоге убивает патоген.

Хотя этот «механизм действия» оказался общим для различных протестированных MALCs, один из синтезированных соединений, названный C_18-SMe₂⁺, показал неожиданные дополнительные эффекты.

1. C_18-SMe₂⁺ генерирует агрессивные молекулы внутри митохондрий, которые атакуют жизненно важные белки грибов и запускают программу «самоуничтожения», приводящую к «клеточному самоубийству» гриба.
2. При нанесении на растения C_18-SMe₂⁺ «предупреждает» систему защиты растений, подготавливая культуру к последующей атаке и усиливая её защиту от патогена.

Критически важно, что исследователи из Эксетера показали, что C_18-SMe₂⁺ не токсичен для растений и менее токсичен для водных организмов и человеческих клеток, чем существующие фунгициды.

Профессор Штайнберг отметил, что успех стал возможен благодаря комбинированному подходу учёных, объединивших экспертизу в клеточной биологии грибов, фитопатологии, биологии человеческих клеток и синтетической химии. Университет уже подал патент (GB 1904744.8) на эту новую химию. Сейчас исследователи ищут партнёров и инвесторов для испытаний в «реальных сельскохозяйственных условиях» с долгосрочной целью повышения продовольственной безопасности, особенно в развивающихся странах.

Профессор Сара Гурр подчеркнула важность открытия, отметив, что новая химия не только эффективна против грибов, но и безопасна для растений, дикой природы и здоровья человека. Потенциал её применения может выйти за рамки защиты урожая, распространившись на сферу грибковых заболеваний человека и различные применения в лакокрасочной и консервирующей промышленности.

Статья под названием «A lipophilic cation protects crops against fungal pathogens by multiple modes of action» опубликована в журнале Nature Communications.