Широко распространенное грибковое заболевание растений можно контролировать с помощью коммерчески доступного химического вещества, которое до сих пор в основном использовалось в медицине. Это открытие сделали ученые из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) и Университета штата Парана в Бразилии. В ходе комплексного эксперимента команда обнаружила новый метаболический путь, который можно нарушить с помощью этого химического вещества, что предотвратит вторжение многих известных растительных грибов в растение-хозяин. Команда представила результаты своего исследования в научном журнале «Фитопатология».
Грибок Коллетотрихум graminicola распространен во всем мире. Он поражает кукурузу, вызывая антракноз, болезнь, при которой листья растения сначала желтеют, а затем в конечном итоге погибают от токсинов. Грибок размножается за счет спор, которые сначала попадают на поверхность растения. Там они находят довольно негостеприимные условия: недостаток большинства питательных веществ, необходимых для развития грибов, в частности азота. «Единственный вариант, который у них есть, - это расщепить некоторые из своих собственных азотсодержащих молекул, например пурины, строительные блоки ДНК или РНК», - объясняет патолог растений профессор Хольгер Дейзинг из MLU.
Исследователи из команды Дейзинга нашли способ помешать этой переходной фазе, на которую опирается гриб. Для этого команда ввела в растения ацетогидроксамовую кислоту - вещество, которое также используется для лечения вредных бактерий в желудке человека и, как известно, препятствует распаду мочевины. «Кислота предотвращает проникновение вредных грибов в растения и превращение их в инфекцию», - говорит Дейзинг.
Команда также проверила, насколько выводы С. граминикола а кукуруза может передаваться другим растениям и грибам. Также было обнаружено, что кислота эффективна против множества других патогенов, которые вызывают, например, мучнистую росу зерновых культур, фитофтороз картофеля, а также ржавчину кукурузы и бобов. «Мы смогли разработать совершенно новый подход к борьбе с патогенами, который использует существующий активный ингредиент и, таким образом, может быть быстро использован в коммерческих целях», - говорит Дейзинг.
Чтобы сделать выводы, ученые провели обширные эксперименты. Они хотели понять молекулярные детали того, как гриб получает азот в начале инфекции. Во-первых, они произвели серию случайных мутаций в геноме гриба C. graminicola. «Затем мы инокулировали различные грибковые мутанты на растения, чтобы увидеть, какие из них больше не заразны», - говорит Дейзинг. Один из этих мутантов имел дефект в пути деградации пуринов. Чтобы проверить, действительно ли неспособность мутантов заразить растение была вызвана недостатком азота, исследователи затем применили азот к растениям. «Как только был добавлен азот, даже безобидные мутанты снова стали заразными», - говорит Дейзинг. Команда смогла вызвать тот же дефект, который они наблюдали у мутантов грибов дикого типа, путем применения ацетогидроксамовой кислоты, потому что она также блокирует путь деградации пуринов.
Исследование финансировалось Министерством образования Бразилии, Бразильским национальным советом по научному и технологическому развитию и в рамках международной аспирантуры «AGRIPOLY» при MLU, которая финансируется Европейским социальным фондом (ESF).
Проходить обучение: Бенатто Перино Э., Глинке С., Сильва А. и Дейзинг Х. Молекулярная характеристика генов пути деградации пуринов ALA1 и URE1 грибка антракноза кукурузы Коллетотрихум graminicola Определена уреаза как новая мишень для борьбы с болезнями растений. Фитоптология (2020). дои: 10.1094 / PHYTO-04-20-0114-R
источник: uni-halle.de
