Учёные из Университета Кобе обнаружили новое трёхстороннее взаимодействие, которое может изменить подход к борьбе с паразитами растений.
Картофель вырабатывает молекулу, которая преобразуется микробами и вызывает вылупление паразитов. Это открытие не только по-новому освещает взаимодействие растений с окружающей средой, но и открывает путь для разработки контрмер против паразитов.
Пояснение:
* Картофельная цистообразующая нематода — это корневой паразит растений, таких как картофель и томаты, который может привести к значительным потерям урожая, если его не лечить. Яйца этого паразита могут сохраняться в почве до 20 лет и вылупляются при обнаружении определённых молекул, называемых «факторами вылупления», которые выделяются корнями их хозяев.
Профессор Мидзутани Масахару из Университета Кобе объясняет: «Если мы будем вносить факторы вылупления в сельскохозяйственные почвы перед посадкой растений, это может привести к преждевременному вылуплению паразитов, что может стать эффективным методом борьбы с ними. Однако этот класс химических веществ трудно идентифицировать, поскольку они выделяются в очень малых количествах».
Ранее исследовательская группа из Университета Кобе обнаружила, что растения выделяют только один из двух известных факторов вылупления, называемый «соланоэклепин B» (SEB), в то время как почвенные микроорганизмы преобразуют его в другую известную форму, называемую «соланоэклепин A» (SEA).
Мидзутани объясняет: «Когда мы измерили скорость реакции процесса, мы заметили, что количество SEB в почве сначала увеличилось, когда мы внесли корневые выделения томатов в почву. Это привело нас к гипотезе о том, что должна существовать другая, пока неизвестная молекула, которую растения производят и выделяют. В почве, как мы предположили, почвенные микробы преобразуют её в SEB, а затем в SEA».
Команда исследователей из Университета Кобе приступила к выявлению загадочного компонента и его экологической значимости с помощью химического анализа и генетического анализа.
В журнале New Phytologist команда Университета Кобе опубликовала природу химического вещества, которое они назвали «соланоэклепин C» (SEC), вместе с пониманием того, что это соединение выделяется растениями в 20 раз больше, чем ранее идентифицированный SEB.
«Важно отметить, что мы смогли показать, что вновь идентифицированный SEC не вызывает вылупление паразитов. Однако он преобразуется в почве в SEB в процессе разложения, который значительно ускоряется под действием микробов. Это указывает на то, что, возможно, именно секреция SEC имеет физиологическое значение для растений, но через преобразование химического вещества в SEB и далее в SEA активируются паразиты. Это первый раз, когда такой тип трёхстороннего взаимодействия был обнаружен для этого класса химических веществ», — говорит Мидзутани.
Растения часто выделяют химические вещества, чтобы привлечь почвенные микроорганизмы, которые помогают им получать воду или питательные вещества, в обмен на богатые углеродом соединения. Возможно, в этом случае растение также стремится к подобному взаимодействию.
Мидзутани объясняет: «Пробуя разные условия окружающей среды для растений, мы обнаружили, что они выделяют SEC и в гораздо меньшей степени SEB, особенно когда они испытывают недостаток азота или фосфора, которые являются важными питательными веществами».
Это типичный паттерн для растений, призывающих на помощь микробов, и вполне возможно, что химический побочный эффект этой системы экстренного вызова был перехвачен паразитами. Однако реальная физиологическая цель секреции ещё предстоит уточнить в будущих исследованиях.
«На первый взгляд, фактор вылупления кажется компонентом, который имеет только неблагоприятную активность для растения, и любопытно, почему они его производят. Но мы с нетерпением ждём будущей работы, которая прояснит благоприятные эффекты, которые этот класс химических веществ оказывает на растения», — говорит Мидзутани.
О применении этих молекул в сельском хозяйстве для индукции «суицидального вылупления» фитохимик говорит: «Этот класс химических веществ структурно сложен и, таким образом, труден в производстве. Но если мы продолжим поиски, мы можем найти эквивалент, который имеет аналогичные эффекты и его легче производить».
Предоставлено:
Университет Кобе