Исследователи из Университета Западной Австралии в сотрудничестве с китайскими учеными раскрыли интересный аспект взаимодействия растений и микробов, показав, как определенный листовой гриб повышает устойчивость риса, а также еще ряда культур, к болезням посредством химической сигнализации.
Рис является основным продуктом питания для более чем половины населения мира, будучи основным источником калорий и питательных веществ, а также жизненно важным сельскохозяйственным товаром, поддерживающим средства к существованию миллионов фермеров, особенно в Азии, где производится и потребляется 90% риса в мире. Вместе с тем производству риса угрожают гнили, вызываемые патогеном Rhizoctonia solani, и фузариоз, вызываемый Fusarium fujikuroi.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology, предлагает новый взгляд на сложные взаимоотношения между рисом, его резидентной микробиотой и инвазивными патогенами, сообщает в релизе Университет Западной Австралии.
Соавтор исследования Сяоюй Лю из Центра передового опыта Австралийского исследовательского совета в области биологии энергии растений, Университет Западной Австралии, заявил, что исследование стало значительным шагом вперед в понимании механизмов защиты растений, и в частности риса.
«Мы уже знали, что микробы, известные как микробиота филлосферы, которые живут на надземных частях растений, устанавливают симбиотические отношения со своими растениями-хозяевами посредством обмена питательными веществами и сигнальной коммуникации. Эти микроорганизмы существенно влияют на различные характеристики и приспособленность растений и играют важную роль в системах защиты от патогенов, однако механизмы, с помощью которых они это делают, до сих пор оставались в значительной степени неизвестными», — сказал Лю.
Ведущий автор, профессор Мэнчен Ван (Государственная ключевая лаборатория биологии и селекции риса, Колледж сельского хозяйства и биотехнологии, Чжэцзянский университет, Китай) сообщил, что после обширных экспериментов в теплицах и полевых условиях команда исследователей обнаружила, что явные различия в устойчивости к болезням между различными сортами риса исчезали, когда нарушалось микробное сообщество филлосферы.
«Руководствуясь этим интересным явлением, мы обнаружили, что помимо генов устойчивости к болезням микробиота филлосферы также играет важную роль в регуляции устойчивости риса к болезням», - сказал профессор Ван.
Исследователи выбрали три сорта риса — Teqing, Nipponbare и Lemont — для дальнейшего изучения и с помощью анализа микробиома и высокопроизводительного скрининга выявили гриб филлосферы Aspergillus cvjetkovicii, который играет ключевую роль в повышении устойчивости риса к болезням.
«Мы обнаружили, что метаболит, известный как 2,4-ДТБП, вырабатываемый грибом, повышает устойчивость риса к болезням, нейтрализуя вредные молекулы, которые накапливаются во время роста вредоносных грибов, и не дает грибкам вызывать инфекции», пояснил Лю.
«Резидентная микробиота производит небольшие молекулы, которые влияют на химическую микросреду на листьях, но ее сигнальные роли в защите от патогенов еще недостаточно изучены. Здесь мы показываем, что Aspergillus cvjetkovicii подавляет инфекции Rhizoctonia solani посредством межвидовой сигнализации, опосредованной малыми молекулами. 2,4-ди-трет-бутилфенол (2,4-DTBP), идентифицированный как ключевая сигнальная молекула в микробиоте, обогащенной Aspergillus, эффективно нейтрализует патогенность, зависящую от активных форм кислорода, путем отключения транскрипции AMT1, активированной bZIP, в R. solani. Экзогенное применение A. cvjetkovicii и 2,4-DTBP продемонстрировало различную степень защитного эффекта против инфекции R. solani на различных культурах, включая также огурцы, кукурузу, сою и томаты. В экспериментах на рисовых полях они снизили индекс заболеваний, вызванных R. solani, до 19,7–32,2% по сравнению с 67,2–82,6% в контрольной группе. Более того, 2,4-DTBP проявил активность против других фитопатогенов риса, таких как Fusarium fujikuroi. Эти результаты раскрывают защитную стратегию против фитопатогенов в филлосфере, подчеркивая потенциал нейтрализации патогенности с помощью симбиотической микробиоты», - рассказал он.
Схемы транскрипционного переключения патогенности гриба микробиомом с дефицитом/доминированием Aspergillus на листьях риса. Фото: Nature Microbiology (2024). DOI: 10.1038/s41564-024-01781-z
По словам исследователей, результаты исследования открывают новые пути разработки стабильных и эффективных методов борьбы с болезнями растений.
Источник: University of Western Australia.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.