Вчені дослідили як шкідливий грибок робить рослину беззахисною
Гриб Ustilago maydis (Ustilago zeae), який уражає кукурудзу та викликає хворобу пухирчату сажку, може завдати непоправної шкоди посівам культури. Вчені вирішили розібратися в механізмі інфікування гриба.
«Ustilago maydis уражує і розмножується в надземних частинах кукурудзи. На місці інфекції часто утворюються великі пухлиноподібні розростання тканини. Ці пухирі можуть досягати розміру голови дитини. Розростання пухирів викликають білки-ефектори, які виділяє гриб. Вони маніпулюють метаболізмом рослини та пригнічують її імунну систему, а також сприяють росту та поділу клітин кукурудзи. Для цього вони втручаються в сигнальний шлях рослин, який регулюється гормоном ауксином», — пояснюють вчені.
Професор, доктор Армін Джамей, який очолює відділ патології рослин в Інституті INRES Боннського університету додає, що гриб використовує цей сигнальний шлях для власних цілей, оскільки процес розростання тканини (формування пухирів) потребує енергії та ресурсів. Як наслідок, рослині не вистачає енергії для захисту від патогена Ustilago maydis.
Пухирі служать грибу як запас поживних речовин та місце для розмноження.
«Тому ми хотіли з'ясувати, як гриб сприяє процесу поширення, — говорить Джамей. — Для цього ми шукали генетичний матеріал у грибі, який дозволяє йому контролювати сигнальний шлях ауксину рослини-господаря і, таким чином, ріст її клітин»
Комплексний пошук розпочався сім років тому в Інституті Грегора Менделя у Відні.
Разом зі своїми співробітниками професору Джамеї вдалося ідентифікувати п’ять генів, які гриб використовує для маніпулювання сигнальним шляхом ауксину рослини-господаря, які називаються Tip1-Tip5. Вони утворюють так званий кластер: якщо уявити весь геном Ustilago maydis як товсту енциклопедію, ці п’ять лежать, так би мовити, на послідовних сторінках.
«Білки, кодовані п’ятьма генами Tip, можуть зв’язуватися з білком у рослині кукурудзи, відомий експертам як Topless», — пояснює доктор Янош Біндікс, колишній співробітник Інституту Грегора Менделя.
Topless — це центральний перемикач, який пригнічує дуже різні сигнальні шляхи в рослині. Ефектори патогена, які кодуються п’ятьма генами Tip, перекривають репресію для сигнального шляху росту (за який відповідає ауксин). Інші сигнальні шляхи гриб не чіпає.
Професор Джамей підкреслює: «...гриб діє з хірургічною точністю. Він виконує саме те, що йому потрібно для найшвидшого ураження кукурудзи».
Вчені підкреслюють, що існує низка патогенів, які перешкоджають сигнальному шляху ауксину рослин-господарів. Вони довели, що, крім кукурудзи, ефектори Tip збудника Ustilago maydis також заважають сигнальному шляху ауксину інших видів рослин.
Інформація для фундаментальних досліджень
Існує низка патогенів, які порушують сигнальний шлях ауксину у інфікованих ними господарів. Як саме часто не зовсім зрозуміло. Можливо, топлес відіграє у цьому процесі та інших культур. Адже білок виник кілька сотень мільйонів років тому, і його центральна роль відтоді практично не змінилася. Отже, він існує не тільки в кукурудзі, а й у аналогічній формі у всіх інших наземних рослинах. Наприклад, дослідники змогли показати, що ефектори Tip Ustilago maydis також заважають сигнальному шляху ауксину в інших видах рослин.
Таким чином, отримані дані можуть допомогти краще зрозуміти процеси зараження при важливих захворюваннях рослин.
Результати особливо цікаві для фундаментальних досліджень: "Завдяки їм вперше стане можливим дуже цілеспрямовано впливати на специфічні ефекти сигнального шляху ауксину і, таким чином, ще точніше з'ясовувати дію цих важливих рослинних гормонів",- зауважив Армін Джамей.
Також читайте: