Новый токсин способствует заражению и распространению болезни на пшенице

19.07.2023 416
пшеница

Пшеница была одной из первых одомашненных пищевых культур, и, спустя несколько тысячелетий она остается основным продуктом питания во всем мире. Выращиваемая на всех континентах, кроме Антарктиды, пшеница является вторым по величине зерном в мире: ежегодно выращивается почти 800 000 метрических тонн.

Однако грибковый патоген под названием Fusarium graminearum вызывает разрушительную болезнь фузариозной гнили (FHB) на пшенице и заражает зерна вредными токсинами, называемыми трихотеценами. Один из таких трихотеценов, называемый дезоксиниваленолом (ДОН), вырабатывается большинством штаммов F. graminearum в Соединенных Штатах, и это важный фактор вирулентности, который увеличивает распространение патогена в колосьях пшеницы. Этот крошечный, но мощный грибок угрожает экономической безопасности миллионов людей и продовольственной безопасности миллиардов других людей.

В настоящее время не существует известных сортов пшеницы (или ячменя), которые могут полностью противостоять фузариозной инфекции , что побуждает к постоянным исследованиям факторов вирулентности FHB. Недавние исследования выявили популяцию F. graminearum, которая продуцирует новый трихотецен, называемый NX, с несколько иной химической структурой, чем DON. Ученые из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США выясняли, способствуют ли эти NX-трихотецены FHB пшеницы, подобно DON.

Результаты их исследования, опубликованные в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions ( MPMI ), показывают, что трихотецены NX играют важную роль в начальной инфекции F. graminearum, а также в распространении FHB.

Удалив первый ген биосинтеза трихотецена, TRI5, из штаммов, представляющих трихотецены DON и трихотецены NX, исследователи смогли оценить серьезность FHB на восприимчивых колосьях пшеницы, инокулированных этими родительскими штаммами, и генетическими мутантами, полученными в результате делеции.

Оценка и дальнейшее тестирование показали большее количество токсина, продуцируемого штаммом, продуцирующим NX, чем штаммом, продуцирующим DON. Это показывает, что делеция одного гена устраняет выработку токсина NX и снижает как грибковую инфекцию , так и распространение болезни в пшенице, подтверждая, что NX играет ту же роль, что и DON, в агрессии патогенов и уникальным образом усиливает инфекцию патогенов.

Это новое открытие особенно интересно, поскольку его можно использовать для защиты количества и качества посевов зерновых культур.

«Обнаруженная нами информация предоставляет новый способ потенциально контролировать инфекцию (а не просто уменьшить симптомы), распространение FHB и отравление микотоксинами одновременно путем воздействия на способность грибка производить NX, — объясняют ученые. — И это исследование в конечном итоге улучшает наше понимание того, как грибок использует токсины в качестве нового оружия для нападения на растение».

Эти знания также могут вдохновить на дальнейшие исследования трихотеценов NX. Продолжаются работы над дальнейшим исследованием по созданию трансгенных растений, нацеленных на ген биосинтеза NX с помощью интерференции рибонуклеиновой кислоты (РНКи) для снижения заболеваемости и производства микотоксинов.

Источник: Американского фитопатологического общества

Поделиться:

Похожие статьи