Припинивши «спілкування» цистоподібних соєвих нематод можна значно знизити їх поширення — дослідження

Дослідники виявили в цистоподібних нематодах один білок, який запускає десятки хімічних сигналів, що називаються ефекторами, які ці черви вивільняють всередині коренів, щоб захопити рослинні клітини та створити там своє життєву середовище, розповідає Томас Баум, професор фітопатології, ентомології та мікробіології в Університеті штату Айова.

Дослідники виявили, що без цього білка поширення нематод значно знижується. Це може призвести до значного прогресу у зменшенні руйнівної дії цистоподібних нематод на сої, через які мнулоріч американські фермери втратили 90 мільйонів бушелів урожаю. 

«Тепер у нас є підтверджена мішень, відчутна молекулярний подія, що включає один транскрипційний фактор. Це доказ концепції, який відкриває двері до різних нових напрямів розробок, спрямованих на боротьбу з нематодами», — сказав професор Баум як співавтор дослідження.

Читати також: Андрій Ковтун: Прогалина в знаннях про нематод може в будь-який час зіграти злий жарт з агровиробником, зважаючи на зміну клімату

Такі дослідження тривали довгі роки, пише видання. Нематологи, такі як Баум, вивчали ефектори в надії, що цілеспрямований вплив на них може зменшити інфекції, спричинені цистоутворюючими нематодами, які також поширені в інших культурах, таких як цукровий буряк і картопля. За словами Баума, ці зусилля були чимось на кшталт пошуку голки в копиці сіна. Нематоди виробляють сотні різних ефекторів, забезпечуючи резервування та здатність до швидкої адаптації. 

«Ви забираєте один ефектор, а нематода сміється та каже: «У мене є ще 10», — жартома пояснює науковець.

Однак ефектори є ключовим молекулярним механізмом вторгнення нематод у коріння рослин. Черви — це складні патогени, які після вилуплення з ґрунту зариваються в корінь. Потрапивши всередину, вони шукають одну клітину, щоб захопити її. Коли вони знаходять те, що шукають, вони починають не з харчування, а зі «спілкування».

«Мова, яку вони використовують, — це хімічні речовини, а не слова. Ефектори передають повідомлення клітині рослини, і вона змінюється, перетворюючись на тип клітин, який зазвичай не зустрічається в корені сої. Потім усі сусідні клітини змінюються, і вони зливаються разом, утворюючи величезний новий орган, єдина функція якого — годувати нематоду», — пояснює професор.

Оскільки індивідуальні зусилля, спрямовані на вплив на окремі ефектори, мають незначний ефект, дослідникам довелося копнути глибше. Цистові нематоди виробляють свої ефектори у стравохідних залозах. У попередніх дослідженнях лабораторія Баума секвенувала як весь геном соєвої цистоподібної нематоди, так і транскриптом клітин її залоз, що документує експресію РНК з часом. Порівнюючи два набори даних, дослідники можуть ідентифікувати гени, відповідальні за ефектори нематод та їх продукцію.

Світлини та відео про життя і роботу агрономів в Instagram SuperAgronom_

Баум отримав аналогічні дані для близького співробітника з Кембриджського університету у Великій Британії, який вивчає цистоутворюючу нематоду цукрового буряка, яка майже ідентична цистоутворюючій нематоді сої. Дослідницька група, що співпрацює, під керівництвом Себастьяна Івеса-ван ден Аккера, розвинула ці дані, використовуючи метод аналізу генних мереж, щоб визначити транскрипційний фактор у залозах нематоди, який стає активним, коли виробляються ефектори. Їхній аналіз показав, що 58 ефекторних генів запускаються цим транскрипційним фактором, який вони називають регулятором SUGR-1 (SUbventral-Gland Regulator).

Як зазначається, наразі основними заходами боротьби з цистоутворюючими нематодами сої є сівозміна та сорти, виведені з певною стійкістю до нематод. Баум зазначив, що покращене розуміння того, як нематоди обманюють рослини, змушуючи їх стати охочими господарями, зрештою має розширити цей інструментарій. 

Селекційні компанії могли б розробити сорти сої, генетично модифіковані для виробництва РНК, яка, після споживання нематодами, запобігає активації SUGR-1. Іншим варіантом є блокування ефектостимулінів за допомогою хімічної обробки, редагування генів або селекції. Методи не обов'язково повинні бути комплексними, оскільки значним буде лише зниження вірулентності. 

«Знищення всіх особин нематод необов’язкове. Якщо я зменшу зараження на 40%, це буде дуже важливо. Це значно зменшить шкоду, завдану врожаю», — сказав Баум.  

 І додав, що SUGR-1 — це лише перший задокументований фактор. Але відомо, що є й інші. Це лише початок досліджень вчених у цьому напрямку.

Алла Гусарова, SuperAgronom.com

Читати також: Розпізнавання дефіциту елементів живлення на сої та проявів хвороб, етапи інсектицидного захисту — поради АгроЗнавців