Чрез подбор на правилните рецептори можете да увеличите устойчивостта на растението към болестта

В цял свят се пръскат огромни количества препарати за растителна защита за борба с картофената мана (Phytophthora infestans). Механизмите на резистентност на картофите трябва да бъдат по-добре проучени, за да стане отглеждането на тази култура по-устойчиво. Изследователите от Университета във Вагенинген, Нидерландия заедно с колегите си от Тюбинген и Норич сега направиха важна стъпка. Изследването им е публикувано в реномираното научно списание Science.

"Съществува непрекъсната "надпревара във въоръжаването" между картофеното растение и Phytophthora", казва Вивиан Влешууерс, учен в областта на растенията във Вагенинген. Растението се защитава яростно. Нахлуването на "гъбата" (всъщност оомицета) незабавно предизвиква редица защитни реакции, като например контролирано отмиране на част от листата, за да се спре напредването на болестта. Въпреки това Phytophthora е в състояние многократно да заобикаля тези защитни механизми чрез мутации.

Разпознаване на болестта

За да се защити, първото нещо, което растението трябва да направи, е да разпознае патогена. "Растението има рецептори за това, нещо като антени. Те свързват малки парченца от протеина на Phytophthora, който е сигналът, че нещо не е наред. Тогава се задействат защитните реакции. Така че е много важно растението действително да може да открие болестта и да разполага с правилните рецептори, за да активира защитните си механизми", казва Влешууерс.

Тези рецептори се намират във вътрешността или от външната страна на клетката. Рецепторите във вътрешността на клетката са кодирани от специфични R гени (R означава устойчивост) и селекционерите на картофи се възползват от тях. Те разработват устойчиви сортове чрез селекция на тези R гени. Проблемът обаче е, че фитофтората успява да пробие тази устойчивост отново и отново.

"Много по-малко се знае за рецепторите отвън, на клетъчната повърхност, PRR рецепторите. Тези рецептори управляват по-общи имунни реакции", казва Влешууерс. В момента селекционерите на растения насочват вниманието си към R гените, но са необходими по-фундаментални изследвания, за да могат да се възползват от по-малко специфичните защитни реакции на PRR.

За тази цел Университетът във Вагенинген си сътрудничи с Университета в Тюбинген (Германия) и Лабораторията Сейнсбъри в Норич (Великобритания).

PERU

"Изследваме специфичен тип PRR рецептор, наречен PERU. Той свързва специална част от белтъка на Phytophthora, Pep-13, която задейства картофеното растение да разпознае болестта. Обикновено се приемаше, че PRR рецепторите почти не се променят с течение на времето (добре познат пример е много стабилният рецептор, който разпознава флагелите на бактериите). Но ние открихме, че PERU всъщност показва динамична еволюция и се променя много по-бързо от по-известните PRR рецептори. Това е напълно ново прозрение," казва Влешууерс.

Според съавтора на изследването Торстен Нюрнбергер от Центъра за молекулярна биология на растенията към Университета в Тюбинген резултатите от изследването показват, че еволюцията на имунните рецептори на клетъчната повърхност на растенията (PRR рецепторите) е много по-сложна, отколкото сме смятали досега. "Съществува не само една версия на този рецептор, а няколко варианта, които могат да разпознават различни свързващи молекули (протеините на Phytophthora, бел. ред.). Това е напълно ново откритие."

Поглед назад във времето

"Няколко вида диви картофи имат варианти на PERU. Имаме тези растения в нашата колекция и можем да погледнем назад във времето, така да се каже, за да разберем как са еволюирали", казва Влешууерс. "След като разберете еволюцията им, можете да потърсите начини да превърнете това в приложения. Чрез подбор на правилните рецептори можете да увеличите устойчивостта на растението към болестта."

Като поглеждат назад във времето, изследователите успяват да проследят произхода на еволюцията на растението: Андите. Рецепторът е наречен PERU, което означава Pep-13 Receptor Unit. Но, разбира се, то се отнася и до страната на произход. Още по-хубаво е, че първият автор на статията в Science, докторантката Йериш Торес Аскура, сама е от Перу.

Устойчиво отглеждане

Това разбиране за този тип рецептори (а несъмнено ще последват и други) проправя пътя към устойчивото отглеждане на картофите на бъдещето. Това растение ще има специфични гени за устойчивост, както и подобрени общи защитни реакции.

"Преди селекционерите се фокусираха върху R гените. Устойчивостта, която те предлагат, обаче непрекъснато се осуетява. Като изучаваме как дивите видове картофи оцеляват в среда, в която са постоянно атакувани от болести, можем да открием какви механизми използват те и след това да въведем тези механизми в нашите собствени сортове картофи", заключава Влешууерс.