Нематоды представляют собой огромную угрозу для сельского хозяйства, поскольку они паразитируют на важных сельскохозяйственных культурах, таких как пшеница, соя и бананы; но растения могут защищаться. Исследователи из Боннского университета вместе с сотрудниками из лаборатории Сейнсбери в Норидже определили белок, который позволяет растениям распознавать химический сигнал от червя и инициировать иммунный ответ против захватчиков. Это открытие поможет разработать сельскохозяйственные растения, обладающие усиленной защитой от этого типа паразитов. Работа опубликована в текущем выпуске PLOS Pathogens.
Нематоды, паразитирующие на растениях, - это микроскопические черви, которые паразитируют на растениях-хозяевах, выводя из них воду и питательные вещества. Процесс кормления серьезно повреждает растение-хозяин. Заражение нематодами искажает структуру корней и побегов, снижает способность растения поглощать питательные вещества из почвы и, в конечном итоге, снижает урожайность. Ежегодные потери таких важных культур, как пшеница, соя и банан, превышают десять процентов. Заражение нематодами не только наносит прямой ущерб, но и дает возможность другим патогенам вторгаться и атаковать растения-хозяева.
До сих пор почти ничего не было известно об общем врожденном иммунном ответе растений против нематод. Группа исследователей из Боннского университета в сотрудничестве с учеными из лаборатории Sainsbury в Норвиче определила ген кресс-салата (Arabidopsis thaliana), названный NILR1, который помогает растениям чувствовать нематод.«NILR1 - это генетический код рецепторного белка, локализованного на поверхности растительных клеток и способного связывать и распознавать другие молекулы», - говорит профессор Флориан Грундлер, заведующий кафедрой молекулярной фитомедицины Боннского университета. «Вероятнее всего, NILR1 распознает молекулу нематод, после чего она активируется и запускается иммунный ответ растений».
NILR1 распознает широкий спектр нематод
Хотя уже идентифицировано несколько рецепторов, так называемых генов резистентности, обеспечивающих защиту от конкретных видов нематод, паразитирующих на растениях, NILR1 распознает более широкий спектр нематод. «Что хорошо в NILR1, так это то, что он сохраняется среди различных сельскохозяйственных культур и обеспечивает защиту от многих видов нематод», - говорит руководитель группы доктор Шахид Сиддик. «Открытие NILR1 также поднимает вопросы о молекуле, полученной из нематод, чье распознавание считается неотъемлемой частью этого процесса.«Теперь, когда обнаружен важный рецептор, ученые работают над поиском молекулы, которая связывается с NILR1, чтобы включить иммунный ответ. Два первых автора, аспиранты кафедры, разделяют задачи в проекте. На рецепторном белке и его функции Баду Менди концентрируется на выделении сигнальной молекулы, выделяемой нематодами.
Новые возможности для селекции устойчивых культур
Выводы ученых Боннского университета открывают новые перспективы в повышении устойчивости сельскохозяйственных культур к нематодам. Они уже могли показать, что важные сельскохозяйственные растения, такие как помидоры и сахарная свекла, также обладают функциональным гомологом NILR1, что является отличной основой для дальнейшей специфической селекции. Как только сигнал нематод будет охарактеризован, появится новое поколение природных соединений, способных вызывать защитные реакции растений, что проложит путь к безопасной и устойчивой борьбе с нематодами.