Вчені з'ясували, як рослини борються з основними хворобами коріння
Дослідники під керівництвом Чена Юйхана та Чжоу Цзяньміна з Інституту генетики та біології розвитку Китайської академії наук показали, як рослини протистоять серйозному кореневому захворюванню, яке загрожує продуктивності культур Brassica, таких як ріпак.
Дослідження, яке розкриває нові механізми, що лежать в основі імунітету рослин, та обіцяє нові можливості для селекції сільськогосподарських культур, було опубліковано у журналі Cell.
Кіла, що передається через ґрунт хвороба, є найбільш руйнівною хворобою сільськогосподарських культур Brassica. У Китаї близько 3,2-4 млн. гектарів сільськогосподарських угідь щорічно уражається кілою, що призводить до втрати врожаю на 20-30%. Спори, що спочивають Plasmodiophora brassicae (Pb), збудника кили, життєздатні в ґрунті до 20 років, що робить забруднений ґрунт непридатним для вирощування культур Brassica.
На сьогоднішній день було клоновано лише два гени стійкості до кіле, і їхня стійкість була порушена в результаті появи нових вірулентних ізолятів Pb.
У цьому дослідженні нещодавно ідентифікований ген стійкості WTS надає стійкості всім випробуваним ізолятам Pb, включаючи ізоляти, вірулентні по відношенню до існуючих стійких сортів ріпаку. Таким чином, WTS є геном стійкості широкого спектру і має великий потенціал для виведення стійкості сільськогосподарських культур до захворювань кіли.
WTS не експресується без збудника. Однак зараження Pb WTS сильно індукується виключно в перициклі, критичному шарі кореневих клітин, що оточують стелу. Стела являє собою центральну циліндричну судинну частину кореня, що містить важливі тканини, включаючи ксилему і флоему, які необхідні для транспорту поживних речовин і води.
У сприйнятливих рослин Pb проникає у стелу та колонізує її, блокуючи транспорт поживних речовин та води. Експресія WTS у перициклі активує захисні сили рослин та запобігає колонізації стели Pb. Таким чином, WTS визначає захисний механізм, який активується в потрібному місці та в потрібний час для забезпечення нормального росту та розвитку рослин.
Крім того, WTS кодує новий білок. Структурний аналіз за допомогою кріо-ЕМ показав, що WTS самозбирається до раніше невідомої пентамерної архітектури з центральною часом.
Подальші дослідження також показали, що білковий комплекс WTS функціонує як локалізований в ендоплазматичному ретикулумі канал вивільнення кальцію, який збільшує вміст іонів кальцію в цитозолі, що є важливим вторинним сигналом активації захисних сил рослин.
Інтригуючі механізми стійкості до хвороб, виявлені дослідниками, є новою парадигмою імунітету рослин проти ґрунтових патогенів. Клонований ген WTS дає нову надію на виведення культур Brassica, стійких до руйнівної хвороби, з якою інакше важко боротися.
Також читайте: