Стрига — это паразитическое растение, представляющее серьезную угрозу для злаковых культур, таких как кукуруза, рис, пшеница и сорго. Питаясь за счет растения-хозяина, она ослабляет его и в крайних случаях может привести к полной потере урожая. Для прикрепления к корням и извлечения питательных веществ стрига использует специальные структуры — гаустории.
Специалисты Центра устойчивого ресурсоведения Riken в Японии считают, что именно гаустории могут стать ключом к эффективной борьбе с этим паразитом. По их мнению, детальное изучение механизмов формирования и работы этих органов позволит разработать новые методы контроля сорняка.
Поскольку стриге необходим живой хозяин для завершения жизненного цикла, её сложно исследовать в лабораторных условиях. Поэтому учёные использовали в качестве модели родственный паразитический вид — Phtheirospermum japonicum.
Ход исследования и полученные результаты
Для выявления генов, активных на ранних этапах формирования гаустория у P. japonicum, исследователи применили метод секвенирования РНК. Особое внимание уделялось генам, кодирующим белки, способные расщепляться в специфических условиях, характерных для начальной стадии развития этих структур.
В результате была зафиксирована активация рецепторов, связанных с геном фактора роста корневой меристемы (RGF). Дополнительные эксперименты показали, что стимуляция этого гена запускает образование прегаусторий — предшественников гаусториев.
Чтобы определить, какие именно рецепторы участвуют в процессе, учёные поочерёдно отключали каждый из шести известных вариантов. В итоге выяснилось, что ключевую роль играют два из них — RGFR1 и RGFR3: именно они необходимы для формирования гаустория.
Кроме того, было установлено, что ген RGF2 встречается как у паразитических, так и у непаразитических растений. Это означает, что изучение механизмов его регуляции может пролить свет на эволюционные процессы, благодаря которым некоторые растения приобрели паразитический образ жизни.
Анализ геномных последовательностей растений также широко применяется для различения видов. В России, во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора), ведутся работы по расшифровке геномов инвазивных сорняков, что в перспективе позволит создавать более точные методы их диагностики и контроля.