Результаты, опубликованные в декабре в журналах «Frontiers in Plant Science» и «Current Opinion in Plant Biology», могут привести к более эффективному контролю над Magnaporthe oryzae, грибком, вызывающим грибковую болезнь риса.Исследования проводились лабораторией Харша Байса, доцента кафедры растениеводства и почвоведения Колледжа сельского хозяйства и природных ресурсов Университета штата Вашингтон.
Первым автором обеих исследовательских статей была аспирантка Карла Спенс. В число соавторов, помимо Байса, входили доктор наук Венкатачалам Лаксманан и Николь Донофрио, доцент кафедры наук о растениях и почве.
«Рис — это пища, от которой зависит мир. На его долю приходится около одной пятой всех калорий, потребляемых людьми», — говорит Байс. «Поэтому очень важно найти способы уменьшить воздействие рисовой болезни, особенно учитывая, что к 2050 году население мира превысит 9 миллиардов, а потребность в дополнительных продуктах питания возрастает».
Ранее Байс и его исследовательская группа выделили Pseudomonas chlororaphis EA105, бактерию, которая живет в почве вокруг корней рисовых растений, и обнаружили, что этот полезный микроб может запускать общесистемную защиту от грибка, вызывающего вздутие риса.Теперь они определили гормон стресса, который, по-видимому, играет решающую роль в повышении вирулентности грибка.Когда воды мало, растения риса производят больше абсцизовой кислоты в своих корнях.
Этот гормон стресса поднимается к листьям растений, закрывая крошечные поры, останавливая испарение воды из растения в атмосферу.Байс и его команда показали, что когда рисовый грибок поражает рисовое растение, происходит увеличение абсцизовой кислоты. Но вместо того, чтобы усиливать защитные механизмы растения, абсцизовая кислота фактически подавляет их, делая патоген еще более мощным.
«Это как палка о двух концах», — говорит Байс. «Абсцизовая кислота может спасти растение во время засухи. Но когда присутствует патоген, эта же самая молекула блокирует врожденную защитную реакцию растения».
В исследованиях, проведенных в Биотехнологическом институте Делавэра в UD, Байс и его команда обрабатывали споры рисового грибка абсцизовой кислотой. За 10 часов 84 процента этих спор прорастали и образовывали специализированную инфекционную структуру, называемую аппрессорием, которая действует как таран, оказывая давление на рисовый лист, пока грибок не пробьет его поверхность.Однако, когда споры гриба обрабатывались как полезной бактерией EA105, так и абсцизовой кислотой, только около 23 процентов спор формировали этот механизм атаки.«Взрывной грибок риса использует абсцизовую кислоту в своих интересах, что является абсолютно диким», — говорит Байс. «Люди изо всех сил пытались найти цели для контроля над рисовым взрывом, и теперь у нас есть такая цель, с абсцизовой кислотой.
Это один из тех классических святых грааля, потому что этот гриб поражает не только рис, но также ячмень и пшеницу».Хотя абсцизовая кислота может быть ответственной за вирулентность в грибах рисового бласта, сама по себе эта молекула не является приемлемой мишенью для фунгицидов из-за ее решающей роли в растениях, от развития семян до ее модулирующего действия при экстремальных температурах и высокой засоленности, до ее благополучия. изучена роль в засухоустойчивости.Однако нацеливание на определенные гены гриба, которые биосинтезируют абсцизовую кислоту, может нанести настоящий нокаут.
«У растений и их соседей-микробов есть эта прекрасно сложная и запутанная система связи с помощью химических сигналов, при этом каждое из них пытается манипулировать ситуацией, чтобы максимизировать свою приспособленность», — говорит Байс. «Мы также хотим иметь возможность управлять некоторыми из этих взаимодействий, чтобы повысить продовольственную безопасность».