Как растения борются с основными болезнями корней узнали ученые
Ученые, под руководством Чена Юйхана и Чжоу Цзяньмина из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук показали, как растения сопротивляются киле, серьезному корневому заболеванию, которое угрожает продуктивности культур Brassica, таких как рапс.
Исследование, которое раскрывает новые механизмы, лежащие в основе иммунитета растений, и обещает новые возможности для селекции сельскохозяйственных культур, было опубликовано в журнале Cell.
Кила, передающаяся через почву болезнь , является наиболее разрушительной болезнью сельскохозяйственных культур Brassica. В Китае около 3,2–4 млн гектаров сельскохозяйственных угодий ежегодно поражается килой, что приводит к потере урожая на 20–30%. Покоящиеся споры Plasmodiophora brassicae (Pb), возбудителя килы, жизнеспособны в почве до 20 лет, что делает загрязненную почву непригодной для выращивания культур Brassica.
На сегодняшний день было клонировано только два гена устойчивости к киле , и их устойчивость была нарушена в результате появления новых вирулентных изолятов Pb.
В этом исследовании недавно идентифицированный ген устойчивости WTS придает устойчивость ко всем испытанным изолятам Pb, включая изоляты, вирулентные по отношению к существующим устойчивым сортам рапса. Таким образом, WTS представляет собой ген устойчивости широкого спектра и обладает большим потенциалом для выведения устойчивости сельскохозяйственных культур к заболеваниям килы.
WTS не экспрессируется в отсутствие возбудителя. Однако при заражении Pb WTS сильно индуцируется исключительно в перицикле, критическом слое корневых клеток, окружающих стелу. Стела представляет собой цилиндрическую центральную сосудистую часть корня, содержащую важные ткани, включая ксилему и флоэму, которые необходимы для транспорта питательных веществ и воды.
У восприимчивых растений Pb проникает в стелу и колонизирует ее, блокируя транспорт питательных веществ и воды. Экспрессия WTS в перицикле активирует защитные силы растений и предотвращает колонизацию стелы Pb. Таким образом, WTS определяет защитный механизм, который активируется в нужном месте и в нужное время для обеспечения нормального роста и развития растений.
Кроме того, WTS кодирует новый белок. Структурный анализ с помощью крио-ЭМ показал, что WTS самособирается в ранее неизвестную пентамерную архитектуру с центральной порой.
Дальнейшие исследования также показали, что белковый комплекс WTS функционирует как локализованный в эндоплазматическом ретикулуме канал высвобождения кальция, который увеличивает содержание ионов кальция в цитозоле, что является важным вторичным сигналом для активации защитных сил растений.
Интригующие механизмы устойчивости к болезням, обнаруженные исследователями, представляют собой новую парадигму иммунитета растений против почвенных патогенов. Клонированный ген WTS дает новую надежду на выведение культур Brassica, устойчивых к разрушительной болезни, с которой иначе трудно бороться.
Источник: Китайская академия наук
