Бактериальное вторжение: всего один патоген угрожает каждому растению на Земле

Исследователи из Центра Джона Иннеса, Великобритания, обнаружили, что способность бактерий распространять болезни среди растений шире, чем считалось ранее. Используя Pseudomonas syringae, они обнаружили, что токсин сирингомицин поражает как цветущие, так и нецветущие растения, что указывает на широкий потенциал патогена заражать различные виды.

Согласно новому исследованию, результаты которого опубликованы в издании Cell Host & Microbe, бактерии могут быть способны распространять заболевания среди более широкого круга видов растений, чем считалось ранее. Ученые из Центра Джона Иннеса использовали эволюционный подход для изучения разнообразия Pseudomonas syringae — фитопатогена, известного тем, что он поражает различные сельскохозяйственные культуры. Целью работы было выяснить, как он воздействует на отдаленно родственные виды.

Исследовательская группа доктора Филиппа Кареллы сосредоточилась на бактериальном токсине сирингомицине, вырабатываемом высокоинфекционными штаммами P. syringae, и проверила его воздействие как на цветущие, так и на нецветущие растения. Эксперименты показали, что сирингомицин оказался высокотоксичным для нецветковых растений, представленных видами печеночников и папоротников, и вызвал повреждение тканей, активируя связанную со стрессом активность генов.

Эти эффекты были даже более значимы для инфекций нецветущих растений по сравнению с цветущими, что удивительно, поскольку большая часть современных знаний о том, как патогенные (болезнетворные) бактерии манипулируют растениями-хозяевами, сосредоточена на цветковых растениях, к которым относятся некоторые из основных сельскохозяйственных культур. Новое исследование дополняет растущий массив данных, показывающих, как бактериальные патогены обладают потенциалом колонизировать отдаленно родственные растения.

«Каждый из видов растений, использованных в этом исследовании, имеет различную историю жизни, поскольку в последний раз они имели общего предка 500 миллионов лет назад. Однако одна группа патогенов может заразить каждый из них, используя общий набор факторов патогенности», — отмечает доктор Филипп Карелла.

Он также добавил, что результаты показали, что вирулентность патогена может быть более общей для всех растений, чем считалось ранее. Исследователи предполагают, что вирулентность P. syringae сосредоточена на фундаментальных процессах, общих для царства растений. В таком случае токсин сирингомицин, вероятно, взаимодействует с клеточными мембранами в каждом из различных протестированных растений.

Иногда нецветковые растения считаются менее совершенными, чем их цветковые родственники, появившиеся позже в эволюционной истории, но данное исследование подчеркивает важность анализа всего растительного мира для понимания фундаментальных механизмов и процессов, которые можно было бы применить для защиты продовольственных культур от болезней.

«Наши исследования показывают, что разнообразные растения могут раскрыть полезные знания о взаимодействиях растений и патогенов в целом, что является информативным для исследований болезней сельскохозяйственных культур. Мы не едим печеночники, но они могут многому нас научить об основных механизмах вирулентности важных патогенов», — замечает доктор Карелла.

Следующим шагом данного исследования станет изучение роли токсина в распространении бактерий и того, как он взаимодействует с бактериальными эффекторными белками, вызывая заболевание. Еще один интересный исследовательский вопрос заключается в том, почему некоторые популяции P. syringae не переносят токсин. Группа также расширит разнообразие растений, используемых в экспериментах, для поиска тех, которые устойчивы к бактериальным патогенам.

Поддержать развитие блога можно на Boosty по ссылке.