Путь к победе над урожаем

3 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Жюль Бернштейн, Калифорнийский университет в Риверсайде

Это плесень, которая ежегодно приводит к потерям миллиардов урожаев, заражая ягоды, помидоры и большинство других фруктов и овощей. Теперь исследователи нашли способ победить плесень, не обливая посевы токсичными химикатами.

Если вы когда-нибудь видели нечеткую серую клубнику, вы видели серую плесень. Он поражает более 1400 различных видов растений, и настоящего лекарства от него не существует. Возможность контролировать его может зависеть от открытия липидных «пузырей», выделяемых клетками плесени, которые некоторые исследователи ранее считали незначительными.

Фактически, новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде показывает, что эти пузырьки необходимы для связи между патогенами и их хозяевами, включая многие виды грибов, а также бактерии и млекопитающие. В этом случае исследователи обнаружили, что серая плесень научилась использовать пузырьки для успешного заражения.

«Поскольку их трудно изолировать и изучить, важные функции этих липидных пузырей, также называемых внеклеточными везикулами, упускались из виду на протяжении десятилетий», — сказал Хайлин Джин, профессор микробиологии и патологии растений UCR, который руководил исследовательским проектом.

«Теперь мы знаем, что плесень, как и ее растения-хозяева, также использует внеклеточные везикулы для защиты и доставки определенного количества в оружие — небольшие молекулы РНК, которые подавляют гены, участвующие в иммунной системе растений», — сказал Джин.

Это открытие подробно описано в журнале Nature Communications, где исследователи не только показывают, что серая плесень выделяет вирулентную РНК в этих пузырьках на основе липидов, но и что определенный белок является ключом к способности плесени производить пузырьки.

На поверхности пузырьков появляется белок тетраспанин. Исследователи обнаружили, что если исключить способность плесени вырабатывать тетраспанин, способность плесени выделять и доставлять пузырьки значительно снижается.

«Если мы выведем из строя этот ключевой компонент везикул, мы сможем ослабить их способность доставлять оружие малых РНК или других молекул, подавляющих иммунитет хозяина», — сказал Джин.

Ранее та же исследовательская группа также определила гены, которые позволяют грибу производить небольшие молекулы РНК. Выключение этих генов, а также тех, которые позволяют грибу вырабатывать тетраспанин, позволит создать новое поколение «РНК-фунгицидов», которые подавляют болезнь серой гнили.

«Во всем есть РНК, и она легко переваривается людьми и животными. РНК быстро разлагается в окружающей среде и не оставляет никаких токсичных остатков», — сказал Джин. В настоящее время основным средством лечения серой гнили являются фунгициды, и эти химические вещества могут негативно влиять на здоровье людей и животных, а также на окружающую среду».

Серая плесень является вторым по вредоносности грибком для продовольственных культур в мире, уступая только рисовому патогену Magnaporthe. Экологичный фунгицид на основе РНК, который воздействует на способность секретировать внеклеточные везикулы, также может быть эффективен против Магнапорта и других грибковых патогенов.

«Поскольку климат меняется так быстро, многие грибковые инфекции могут усугубиться. Мы рады разработать новые экологически чистые методы защиты мировых запасов продовольствия, которые могут найти столь широкое применение», — сказал Джин.

Больше информации: Баойе Хе и др., Малые РНК грибов перемещаются во внеклеточных везикулах и проникают в растительные клетки посредством клатрин-опосредованного эндоцитоза, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40093-4