Ученые продемонстрировали эффективность сравнительного подхода в исследовании геномов патогенных организмов, паразитирующих на сельскохозяйственных растениях и снижающих урожайность. Результаты исследования могут быть использованы для разработки новых методов борьбы с паразитами, сообщается в цикле статей, опубликованном в журнале Science.

Особенностью паразитов, вызывающих болезни растений, является так называемая биотрофическая стадия роста, когда патогенный организм питается за счет биологических процессов в клетках растений, временно сохраняя им при этом жизнь. Достигается это путем введения в растительную клетку специальных белков-эффекторов, перенаправляющих химические реакции в пользу патогенного организма.

В своих публикациях четыре независимые группы исследователей описали разнообразие белков-эффекторов и связанных с ними генетических фрагментов. Открытия ученых говорят об определяющей роли белков-эффекторов в ареале обитания паразитов и их специализации на каком-либо типе растений. Кроме того, участки геномов, отвечающие за синтез эффекторов, несут на себе признаки очень быстрой эволюции.

Эти знания в будущем позволят ученым разработать новые подходы в борьбе с болезнями сельскохозяйственных растений.

Группа Софьена Камуна (Sophien Kamoun) из Исследовательского центра имени Джона Иннса (Великобритания) показала, что близкородственные патогенные организмы Phytophthora infestans, вызывающие фитофтороз культурных растений, имеют практически идентичные генетические коды за исключением чрезвычайно разнообразных генов белков-эффекторов.

Эти гены находятся в участке ДНК, обладающем большим количеством мобильных элементов, так называемых транспозонов, что говорит об их быстрой эволюции.

Другим источником быстрой адаптации патогенных организмов растений к новым видам являются гены, отвечающие за упаковку ДНК в хромосомы. Эта упаковка также сопровождается изменением активности работы многих генов белков-эффекторов, что помогает организмам быстро освоить новый вид растений.

"Мы должны помочь фермерам и селекционерам растений выработать высококачественные продовольственные сорта и выращивать их в устойчивом режиме. Одним из способов добиться этого является достижение устойчивости к паразитам и вредителям. Подобные растения не будут нуждаться в большом количестве пестицидов и фунгицидов и будут давать большую урожайность", - сообщил профессор Дэйл Сандерс (Dale Sanders), соавтор Камуна, слова которого приводит исследовательский центр.

К похожим выводам пришла и группа Джона Макдауэлла (John McDowell) из Политехнического университета Вирджинии (США), изучившая взаимосвязь патогенна Hyaloperonospora arabidopsidis с растением, на котором оно паразитирует - резуховидке таля, часто используемой учеными в модельных исследованиях.

Группа Пьетро Спану (Pietro Spanu) из Имперского колледжа (Лондон) обнаружила похожие механизмы адаптации у возбудителей настоящей мучнистой росы у деревьев. Ученые выявили у этих паразитических организмов недостаток генов, отвечающих за метаболические процессы с участием азотосодержащих и серосодержащих соединений.

Группа Регины Кахманн (Regine Kahmann) из Института наземной микробиологии имени Макса Планка (Германия) провела сравнительный анализ патогенных организмов Sporisorium reilianum и Ustilago maydis, паразитирующих на кукурузе. Как и в предыдущих исследованиях, ученым удалось обнаружить необычайно высокую скорость эволюции генов белков-эффекторов в этих организмах. Более того, несмотря на большое родство грибков, эволюция генов эффекторов протекает в них по разным путям.

Ученые полагают, что подобные типы исследований в дальнейшем позволят выявить уязвимые места патогенных организмов и разработать методы противодействия их быстрой адаптации к новым условиям. Это, в свою очередь, приведет к росту урожайности и повышению эффективности ведения сельского хозяйства.

Последние новости

Популярные новости