Изучен механизм заражения растений серой гнилью

Похоже, и на коварную серую гниль — грибок, который ежегодно наносит серьезный урон сельскому хозяйству многих стран мира, наконец-то нашлась управа. До недавнего времени ученые не знали, как этому паразиту удается быстро и эффективно отключать все защитные реакции растений, которые он заражает. Однако сейчас эту тайну все-таки удалось раскрыть…

Фото:

Маленький и невзрачный грибок Botrytis cinerea, известный в народе как "серая гниль" портит жизнь всему цивилизованному человечеству с того времени, как оно начало заниматься сельским хозяйством. Этот не самый лучший представитель грибного племени заражает почти 200 видов культурных растений — особенно достается от него капусте, винограду и клубнике. И, что самое печальное, Botrytis cinerea совершенно не боится низких температур — поэтому может обосноваться и на тех овощах и фруктах, что хранятся в холодильнике.

Читайте также: Эпидемия как средство против конкуренции

Самое интересное заключается в том, что обычно этот грибок обитает в почве на отмерших частях растений — поэтому обнаружить его в теплице или на дачном участке не так-то просто. Его споры могут распространяться как по воздуху, так и с потоками воды, поэтому чаще всего заражение происходит в сырую погоду. Также любопытно и то, что Botrytis cinerea не может поражать живые клетки растений — для того, чтобы он "угнездился" на растении, спорам необходимо попасть хотя бы на небольшой участок отмершей ткани.

Ну, а как только это произойдет, то справиться с распространением серой гнили уже невозможно — создается впечатление, что этот грибок каким-то способом может подавить иммунную реакцию любого растения, на котором он паразитирует. Однако каким способом ему это удается? Прежде считали, что клетки серой гнили могут выделять какие-то специальные белки, которые полностью выключают защиту его жертв. Однако тут сразу же вставал вопрос — что это за белки такие, которые сразу могут отключить иммунитет таких не родственных друг другу растений, как капуста, клубника и виноград? Прежде биологи не сталкивались с таким универсальным "выключателем" — обычно белки подобного типа эффективно действуют только на определенной группе растений.

Однако недавно тайна коварной серой гнили была все-таки раскрыта. Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) наблюдали процесс заражения серой гнилью арабидопсиса (Arabidopsis thalian) и выяснили, что паразит поступает куда тоньше — он вводит в растительные клетки универсальное оружие под названием малые регуляторные РНК. Напомню, что так называют короткие двухцепочечные молекулы рибонуклеиновой кислоты (длиной 20-25 пар нуклеотидов), которые принимают участие в процессах РНК-интерференции, то есть подавления экспрессии гена на самых различных стадиях.

Собственно говоря, ученые уже давно подозревали, что эти "малютки" могут участвовать в противовирусных реакциях различных организмов — они подавляют синтез белков вируса, не давая тем самым ему размножится и захватить соседние клетки. Однако давно известно, что любое оружие защиты может быть использовано и для нападения — что было доказано на примере серой гнили. Проведя серию экспериментов, биологи выяснили, что после того, как этот грибок введет свои малые регуляторные РНК в клетку растения, там происходит подавление синтеза любых защитных белков — ведь мРНК связываются с промоторами, то есть участками, с которых начинается считывание информации ДНК, их генов, что делает синтез растительных защитников невозможным.

Биологи провели также несколько контрольных экспериментов и выяснили, что мутанты арабидопсиса, нечувствительные к этой РНК, всегда устойчивы к заражению серой гнилью — проще говоря, коварному грибку так и не удалось заразить их. Они оставались здоровыми. Так же ученые установили, что мутанты самого гриба, которые не могли из-за дефектов в геноме синтезировать собственную интерферирующую РНК, не могли также заразить и самое ослабленное растения. Похожие результаты ученые получили, использовав в качестве объекта заражения совсем другое растение — томат (Solanum lycopersicum).

После этого стало ясно, почему Botrytis cinerea может поражать растения, относящиеся к различным таксономическим группам. Дело в том, что в отличие от белков, которые всегда видоспецифичны (это правило верно и для жертв паразитов, против которых данные белки используются), малые регуляторные РНК могут оказывать одинаковый эффект на клетки самых различных растений — механизм их действия универсален. Кстати, возможно, при помощи такого способа гриб может поражать не только растительные клетки — известно, что Botrytis cinerea может иногда вызывать заболевания легких у людей и домашних животных. Не исключено, что в развитии этой болезни тоже повинны малые регуляторные РНК, которые предварительно "отключают" наш иммунитет.

Как сообщают авторы работы, их исследование является первым, описывающим аутоиммунный механизм, основанный на использовании растительными паразитами малых регуляторных РНК. До этого были известны лишь случаи участия этих молекул в обратном процессе — стимуляции иммунной защиты. Более того, по мнению биологов, не исключено, что серая гниль не уникальна, и другие растительные паразиты тоже могут использовать подобный механизм блокирования растительного иммунитета.

Читайте также: Бактерия по имени смерть съедает всех

Ну, а тем, кто занимается защитой растений, нужно подумать о том, как найти способ подавления синтеза антииммунных РНК серой гнили — только так можно будет победить этот грибок, который продолжает ежегодно наносить серьезный урон сельскому хозяйству многих стран мира…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"