Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) выявили биологический механизм, который использует серая гниль для переноса РНК, чтобы подавлять иммунитет пораженных растений. Полученные результаты открывают путь к созданию новых экологически чистых фунгицидов, нацеленных на устранение заражения без применения токсичных химических веществ, сообщает официальный сайт университета.
Серая гниль – болезнь множества культурных растений (включая ягоды и томаты), являющаяся причиной ежегодных потерь урожая на многие миллиарды долларов. Грибок-возбудитель Botrytis cinerea поражает более 1400 видов растений, и до сих пор против него не было найдено эффективного нетоксичного препарата.
Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR) смогло установить, что липидные пузырьки, выделяемые клетками плесени, играют ключевую роль для связи между патогенами и их растениями-жертвами.
«Липидные пузырьки трудно изолировать и изучать, и потому важные функции этих образований, также называемых внеклеточными везикулами, игнорировались в течение десятилетий. Теперь мы знаем, что плесень, как и ее растения-хозяева, использует внеклеточные везикулы для защиты и доставки своего «оружия» – небольших молекул РНК, которые заглушают гены, задействованные в иммунной системе растений», – пояснила Хайлинь Джин, профессор микробиологии и патологии растений UCR, которая руководила исследовательским проектом.
Это открытие было подробно описано в научном журнале Nature Communications, где исследователи не только показали, что серая плесень выделяет вирулентную РНК в пузырьках на основе липидов, но и выявили, что определенный белок – тетраспанин – является ключом к способности плесени производить пузырьки.
Исследователи делают вывод, что если удастся устранить способность плесени производить тетраспанин, способность плесени выделять и доставлять пузырьки значительно снизится, а соответственно – ослабнет ее способность доставлять малые РНК для подавления иммунитета культурных растений.
Ранее та же исследовательская группа идентифицировала гены, которые позволяют грибку Botrytis cinerea производить малые молекулы РНК. Отключение этих генов, а также тех, которые позволяют грибу производить тетраспанин, позволит создать новое поколение «РНК-фунгицидов», экологично и эффективно подавляющих серую гниль.
В настоящее время основными средствами борьбы с серой гнилью являются фунгициды, а эти химические вещества обычно токсичны и могут негативно влиять на здоровье человека, животных и окружающую среду «В то же время во всех биологических процессах присутствует РНК, и она легко усваивается людьми и животными. РНК может быстро разлагаться в окружающей среде и не оставляет никаких токсичных остатков», – отметила профессор Джин.
Серая гниль, по мнению ученых-биологов, считается вторым в мире в ряду грибков, наиболее опасных для пищевых культур, уступая только рисовому патогену Magnaporte. Исследователи UCR предполагают, что открытый на основе их подхода экологически безопасный фунгицид на основе РНК, который воздействует на способность секретировать внеклеточные везикулы, также может быть эффективен против Magnaporte и других грибковых патогенов.
«Из-за того, что климат в настоящее время меняется так быстро, многие грибковые инфекции могут усугубиться. Мы намерены разработать новые экологически безопасные методы защиты мировых запасов продовольствия, которые могут быть широко применимы», – подчеркнула Хайлинь Джин.