Как патоген отключает систему раннего предупреждения растений и губит урожай

Учёные выяснили, как одному из самых разрушительных болезней растений удаётся обходить защитные механизмы сельскохозяйственных культур. Это открытие может помочь фермерам выращивать более сильные и устойчивые растения.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, описывает семейство ферментов, производимых микроорганизмом Phytophthora infestans — печально известным возбудителем картофельного голода в Ирландии и постоянной угрозой для картофеля и томатов по всему миру.

Международная команда под руководством биологов и химиков из Йоркского университета в сотрудничестве с Институтом Джеймса Хаттона и Свободным университетом Брюсселя обнаружила, что этот патоген использует специальные ферменты, называемые AA7 оксидазами, чтобы отключить систему раннего предупреждения растений, ослабляя их защиту до того, как они смогут отреагировать.

Команда также показала, что отключение генов, кодирующих эти ферменты, делает патоген неспособным заражать растение-хозяина.

Молекулы-сигналы тревоги

Доктор Федерико Саббадин из Центра новых сельскохозяйственных продуктов (CNAP) кафедры биологии сказал: «Это как если бы грабители перерезали провода вашей домашней сигнализации перед взломом. Хитрость в том, что патоген развил тот же тип ферментативной активности, который сами растения используют для контроля своих сигналов тревоги. Атакуя эти сигнальные молекулы, патоген выключает их до того, как растение среагирует — как будто микроб выучил собственный язык растения и использует его против него. Когда мы отключили гены этих ферментов, способность микробов заражать растения значительно ослабла».

Поскольку изменение климата провоцирует более экстремальные погодные условия и нарушает сельское хозяйство, культуры становятся более уязвимыми для вредителей и болезней. При растущем мировом спросе на продовольствие каждый потерянный урожай увеличивает риск дефицита и роста цен.

Лучшие стратегии защиты

Раскрыв эту скрытую микробную стратегию, учёные открыли путь к новым способам защиты сельскохозяйственных культур. Блокирование ферментов AA7 может поддерживать защитные системы растений во включённом состоянии, помогая фермерам сохранять урожайность в условиях всё более неопределённого климата.

Доктор Стивен Уиссон из Института Джеймса Хаттона сказал: «Нам нужны лучшие стратегии защиты нашего продовольствия, если мы хотим обеспечить глобальные продовольственные поставки в будущем, и поэтому это последнее открытие — реальный шаг вперёд в этом направлении. Эти ферменты консервативны у основных патогенов растений, и их открытие прокладывает путь для мощных новых стратегий защиты сельскохозяйственных культур».