Мучнистая роса использует два растительных белка в качестве точек входа для заражения. Как теперь выяснили ученые, эти белки необходимы как для оплодотворения растения, так и для заражения мучнистой росой. В исследовании, опубликованном в журнале Science, исследователи показывают, почему растения, в которых мутированы эти гены, устойчивы к плесени, но бесплодны.
Мучнистая роса - один из самых стойких вредителей растений. Грибок неоднократно вызывает неурожаи, до сих пор к нему практически не существует естественной устойчивости. Теперь исследователи выяснили причину этого. Пыльцевые трубки и нити грибов не только выглядят одинаково, но и нуждаются в сходных белках. Ученые из Института исследований селекции растений им. Макса Планка в Кельне и Цюрихского университета определили два белка в модельном растении Arabidopsis thaliana, которые необходимы как для оплодотворения, так и для заражения мучнистой росой. Названия двух белков, которые сейчас открыты, происходят от этрусских богинь плодородия: Феронии и Нортии.
Направляющая молекула для пыльцевой трубки и ворота для мучнистой росы
Ученые обнаружили, что они одновременно приносят пользу и вред растению. Способность образовывать семена они связывают с отсутствием устойчивости к мучнистой росе. Ферония сигнализирует пыльцевой трубке, прорастающей из пыльцы, что она прибыла в пункт назначения и мужские половые клетки должны быть высвобождены. Однако белок также образуется в листьях и дает мучнистой росе доступ к растению. Чтобы это стало устойчивым к злоумышленнику, и материнская, и отцовская копии должны быть
гена Feronia может быть дефектным. Без белка Feronia оплодотворение не удается, и эмбрион не развивается.
Белок Nortia также участвует в оплодотворении, но не содержится в листьях. Вместо этого там встречается белок, тесно связанный с Nortia, MLO. Это делает растения восприимчивыми к мучнистой росе, например, ячмень, у которого Ральф Панструга несколько лет назад обнаружил ген MLO.
Они становятся устойчивыми только в том случае, если обе копии гена мутированы. Поскольку арабидопсис имеет три гена MLO, которые важны для восприимчивости, целых шесть копий должны стать непригодными для этого растения, прежде чем оно станет устойчивым к мучнистой росе. Однако существуют и другие гены, делающие растения устойчивыми к грибковым заболеваниям.
Нет шансов на эволюцию
Эта двойная функция двух белков проясняет, почему эволюции до сих пор не удалось заблокировать эту точку входа для мучнистой росы. «Очевидно, что обе функции трудно разделить. Альтернативы таковы: устойчивые и бесплодные или восприимчивые и фертильные», - объясняет Ральф Панструга из Института исследований селекции растений им. Макса Планка.
Feronia - это рецептор, который, по-видимому, напрямую влияет на Nortia. Однако ученые пока не знают, как Feronia будет работать с Nortia и MLO. «Наша цель - вывести растения, устойчивые к мучнистой росе, на основе мутантов Feronia, которые также являются плодородными», - говорит Панструга. Амбициозная цель - во всяком случае, эволюция, похоже, пока не произвела таких мутантов. По-видимому, ферония настолько важна для завязи и листьев, что растение не может легко обойтись без нее.