Изменением одного гена удалось переключить антибактериальную защиту растений на защиту от вирусов - Гранит науки - 2016-02-26

Ученые из Университета Индианы (Indiana University Bloomington) в Блумингтоне опубликовали работу по модификации растительного гена, который в норме обеспечивает защиту от бактериальной инфекции, но стал защищать растение от вирусов, в журнале Science. Описанный метод первый в своем роде и подлежит патентованию: впервые природная система защиты растения была изменена для придания устойчивости к новым заболеваниям. «Наши результаты показали, что этим методом, производящим единичные, маленькие изменения в существующем гене, можно отсечь широкий спектр заболеваний, которые затрагивают экономически значимые растительные культуры», приводит слова руководителя исследования, профессора Роджера Иннеса из Блумингтона пресс-релиз университета. Речь идет не только о вирусных и бактериальных инфекциях, но также о заболеваниях, вызываемых грибами, оомицетами –организмами, к которым относится поражающая картофель фитофтора, и круглыми червями нематодами. Болезни сельскохозяйственных культур ежегодно сказываются на жизни миллиардов людей, которые теряют прибыль и лишаются продовольствия. Нынешний успех – это результат почти 20-летних исследований иммунной системы растений, проводимых профессором Иннесом и его аспирантами.

В отличие от иммунной системы человека, которая производит антитела, связывающиеся непосредственно с молекулами патогена, растение распознает присутствие болезнетворного микроорганизма опосредованно – по поражению, которое тот наносит клетке. Как только патоген обнаружен, растение защищается тем, что изолирует его, лишая питания. В лаборатории, которой руководит Роджер Иннес, изучают белки растений, которые выявляют вызванное патогеном поражение.

Исследователи установили, что эти сенсоры высоко специфичны и каждый распознает только какую-то одну небольшую часть патогенов. Для расширения спектра их чувствительности к инфекционным агентам авторы из Индианы решили создать белки-ловушки для ферментов, которые используются патогенами в процессе заражения. Благодаря этим модифицированным белкам природные растительные механизмы защиты активируются тогда, когда существующие сенсорные белки улавливают изменения, происходящие с белками-ловушками в ответ на появление патогенных ферментов. На модели растения Arabidopsis thaliana авторы показали как сенсор, кодируемый геном RPS5 и обычно распознающий заражение бактерией Pseudomonas syringae, в результате незначительной замены приобрел способность выявлять также вирусы мозаики турнепса и вирус гравировки табака. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».