Команда ученых обнаружила универсальное «оружие», которое используют многие болезнетворные грибы для заражения и уничтожения сельскохозяйственных культур, включая рис и кукурузу. Это открытие предоставляет новые возможности для разработки устойчивых к заболеваниям растений и может значительно повысить продовольственную безопасность. Исследование опубликовано в журнале Science.
Грибковые заболевания ежегодно уничтожают от 10 до 23% объема урожая по всему миру, представляя серьезную угрозу продовольственной безопасности. Одним из самых вредных для сельского хозяйства видов паразитических грибов является Magnaporthe oryzae, вызывающий болезнь риса. Ежегодно от нее погибает урожай, теоретически способный прокормить 60 миллионов человек. Однако грибковые патогены атакуют не только рис — они также поражают множество других сельскохозяйственных культур, включая кукурузу, фрукты и овощи. Несмотря на распространенность этих заболеваний, механизм, с помощью которого грибы подавляют защитные системы растений, долгое время оставался малоизученным. В новом исследовании ученые выяснили, что ключевую роль в этом процессе играет фермент из семейства NUDIX-гидролаз. Это соединение позволяет грибам незаметно внедряться в клетки растений и ослаблять их иммунитет.
С помощью метода рентгеновской кристаллографии исследователи детально изучили структуру фермента и его взаимодействие с клетками растений. Оказалось, что NUDIX-гидролаза атакует важную сигнальную молекулу, связанную с восприятием фосфата — ключевого элемента минерального питания растений, необходимого для их выживания. Этот фермент вводит растение в заблуждение, заставляя его думать, что оно испытывает недостаток фосфатов, и тем самым провоцирует возникновение стрессового состояния, характерного для голодающих растений. Этот процесс позволяет патогену уклоняться от иммунного ответа растения-хозяина и беспрепятственно распространяться по его тканям.
Авторы исследования также выяснили, что NUDIX-гидролазы используются не только Magnaporthe oryzae, но и другими видами грибов, поражающих фрукты, овощи и другие культуры, в числе которых кукуруза и нут. Открытие может предоставить специалистам новые возможности для борьбы с грибковыми инфекциями сельскохозяйственных растений.
Полученные данные открывают новые пути для разработки устойчивых к заболеваниям культур. «Это может включать в себя разработку иммунной системы растения для обнаружения фермента или блокирования его функции. Это могло бы помочь фермерам защитить свои посевы и обеспечить мировые поставки продовольствия», — сообщил Саймон Уильямс, руководитель исследовательской группы из Австралийского национального университета. Генетическая модификация культур, позволяющая им распознавать фермент NUDIX-гидролазу и блокировать его активность, является одним из возможных решений продовольственной проблемы. Кроме того, ученые рассматривают возможность создания новых фунгицидов, способных подавлять действие этого фермента, лишая грибы их основного оружия. Исследование закладывает основу для создания новых методов борьбы с грибковыми заболеваниями, которые помогут фермерам снизить потери и повысить урожайность в долгосрочной перспективе.
Автор: Богдан Скиба.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
