Ученые открыли новую химию для защиты культур от грибковых заболеваний
Патогенные грибы представляют собой огромную и растущую угрозу для глобальной продовольственной безопасности. В настоящее время мы защищаем наши культуры от грибковых заболеваний, опрыскивая их антигрибковыми химикатами, известными также как фунгициды. Однако растущая угроза устойчивости микроорганизмов к этим химикатам требует постоянной разработки новых фунгицидов.
Консорциум исследователей из Университета Эксетера во главе с профессором Геро Штейнбергом объединил свои знания и опыт, чтобы присоединиться к борьбе с патогенными грибками. В недавней публикации в престижном научном журнале Nature Communications они сообщают о выявлении новых липофильных катионов с моноалкильной цепью (MALC) в защите сельскохозяйственных культур пшеницы и риса от пятен Septoria tritic. Эти болезни бросают вызов пшенице и рису, выращенным в умеренном климате и тем самым ставят под угрозу безопасность наших двух важнейших культур.
Путешествие ученых началось с открытия, что MALC подавляют активность грибковых митохондрий. Митохондрии — это клеточная «электростанция», необходимая для обеспечения «топливом» всех основных процессов патогена. Ингибируя существенный путь в митохондриях, MALC сокращают клеточную энергию, которая в конечном итоге убивает патогена.
В то время как Штейнберг и его коллеги показывают, что этот «способ действия» является общим для различных протестированных MALC и эффективен против патогенных растений. Один MALC, который они синтезировали и назвали C18-SMe2+, продемонстрировал неожиданные дополнительные способы действия.
Во-первых, C18-SMe2+ генерирует агрессивные молекулы внутри митохондрий, которые нацелены на жизненно важные грибковые белки, и в свою очередь инициирует программу «самоуничтожения», что в конечном итоге приводит к «клеточному самоубийству» гриба.
Во-вторых, при нанесении на растения C18-SMe2+ «предупреждает» систему защиты растений, которая готовит урожай к последующей атаке, тем самым увеличивая арсенал защиты растения против злоумышленника.
Самое главное, исследователи показывают, что C18-SMe2+ не проявляет токсичности к растениям и менее токсичен для водных организмов и клеток человека, чем существующие фунгициды, распыляемые сегодня на полях.
Профессор Штейнберг сказал: «Это комбинированный подход ученых Эксетера, который дает навыки в области клеточной биологии грибов (я, доктор Мартин Шустер), патологии грибковых растений (профессор Сара Дж. Гурр), клеточной биологии человека (профессор Майкл Шредер) и синтетических химия (доктор Марк Вуд), которая позволила нам разработать и охарактеризовать эту мощную химию».
Университет подал заявку на патент в знак признания потенциала этой новой химии в нашей вечной борьбе с грибками.
«В настоящее время мы ищем партнеров/инвесторов, которые могли бы применить эту разработку в полевых условиях и доказать ее полезность в «реальных сельскохозяйственных условиях». Наша долгосрочная цель заключается в укреплении продовольственной безопасности, в частности в развивающихся странах».
Профессор Штейнберг добавил: «Я всегда хотел применить свои исследования за пределами башни из слоновой кости научного сообщества и объединить фундаментальные аспекты моей работы с полезным применением. Дальновидный подход Совета по научным исследованиям в области биологических наук предоставил мне эту возможность, за которую я очень благодарен. По моему мнению, этот проект является ярким примером трансляционных исследований, которые приносят пользу общественности».
Профессор Сара Гурр сказала: «Это такое своевременное и важное исследование. Мы все больше осознаем растущее бремя болезней растений, вызываемых грибками, и необходимость лучше защищать наши продовольственный культуры. Задача состоит не только в том, чтобы обнаружить и описать способ действия новых противогрибковых препаратов, но и обеспечить, чтобы химические вещества, способные противостоять грибам, не наносили вреда растениям, дикой природе или здоровью человека. Таким образом, это новое противогрибковое средство является захватывающим открытием, и его полезность может распространиться не только на сельскохозяйственные культуры, но и на области грибковых заболеваний у людей и, даже на различные области применения в лакокрасочной и консервирующей промышленности. Это заслуживает инвестиций!»
Статья, опубликованная в журнале Nature Communications, озаглавлена: «Липофильный катион защищает культуры от грибковых патогенов несколькими способами действия», авторами которой являются Г. Штейнберг, М. Шустер, С.Я. Гурр, Т. Шрейдер, М. Шрейдер, М. Вуд, А. Ран и С. Килару.
Источник: Университет Эксетера, фото: pixabay.com
