Изучено действие цитолитического токсина на растение

Современная агрономия: прозрачная, управляемая и прогнозируемая

Подробнее

Подробнее

Группа международных исследователей, возглавляемая учеными из Тюбингенского университета, расшифровала механизм действия цитолитического токсина, который производят самые разрушительные болезни растений.

Цитолизин производится патогенами, такими как бактерии и грибы, и может уничтожать целые урожаи при отсутствии химической защиты растений.

Исследование, проведенное исследователями из Тюбингена и их партнерами из других научных учреждений, показало как можно защищать культуры от вышеозначенных патогенов. Исследование было опубликовано в издании Science.

Великий Голод в Ирландии унес около миллиона жизней и вынудил эмигрировать более миллиона человек в поисках пропитания. Великий Голод в Ирландии начался в 1845 году из-за гибели урожай картофеля вследствие поражения культуры оомицетом под названием Phytophthora infestans. Эта болезнь быстро убивает зараженное растение и портит клубни картофеля.

«Этот патогенный организм вырабатывает цитолизин, настоящий киллер-токсин, — говорит д-р Альберт из Центра молекулярной биологии растений Тюбингена. — Цель организма состоит в том, чтобы убить растительные клетки и потом питаться мертвой тканью. Для этого цитолизин перфорирует мембрану растительной клетки, нанося ей ущерб без возможности восстановления. Зараженные клетки умирают».

Альберт объясняет, что Phytophthora infestans — не единственный патоген, использующий данную тактику. Так действуют пектобактерии Pectobacterium carotovorum, атакующие корни, и гриб Botrytis, уничтожающий плодовые и овощные культуры.

До сих пор не было понятно, почему эти цитолизины сильно повреждают некоторые виды растений, не затрагивая других. «Например, клетки всех видов злаков остаются незатронутыми токсином, — говорит Альберт, — патогены, вызывающие гниение картофеля, не вредят злакам».

Исследователи выяснили, что чувствительность к цитолизину зависит от рецептора в растительной клетке, который существенно различается у разных типов растений. В обоих случаях это цепочка молекул сахарных остатков и жиров, но в растениях, таких как картофель и томаты, цепь короткая, а злаки имеют гораздо более длинную цепь молекул. «Этот более длинный рецептор, по-видимому, означает, что цитолизин может связываться с рецептором в пшенице или ячмене, но не может доходить до клеточной мембраны, и поэтому не может проявить свой смертоносный эффект», — сообщает Альберт.

Как объяснил профессор Торстен Нюрнбергер, возглавлявший исследование, характеристики различных рецепторов помогают найти средства борьбы с болезнями растений. «Растения, чувствительные к цитолизину из-за их рецептора, включают много сорняков, — говорит ученый. — Это открывает возможности разработки природного гербицида на основе микробного токсина, который будет действовать очень избирательно — и, следовательно, будет гораздо более экологически безвредным, чем обычные современные гербициды, такие как глифосат».

Другая перспектива, вытекающая из исследования, сказал Нюрнбергер, — это разработка новых видов биологических растительных защитных химикатов. Он говорит, что для блокирования токсина цитолизина можно использовать специальные молекулы сахара, не позволяя им состыковываться с уязвимыми клетками растений. Нюрнбергер считает, что открытие позволить изобрести эффективную защиту от ряда опаснейших болезней растений.

Инфоиндустрия по материалам www.agroxxi.ru