Мікроб обманув імунітет помідорів для перемоги в еволюційній битві
Підступна стратегія збудника бактеріальної плямистості листя томата нагадала, що прощатися з пестицидами ще не варто.
Коли ми думаємо про еволюцію, багато хто з нас уявляють лінію від мавпи до людини, серію поступових змін, що охоплюють мільйони років. Але у деяких видів еволюція відбувається так швидко, що її можна спостерігати в режимі реального часу, пише Лорен Куїнн в релізі університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн, опублікованому на порталі phys.org.
Так йде справа з Xanthomonas, організмом, що викликає бактеріальну плямистість листя у рослин томата і перцю. Як і багато мікробів з коротким часом генерації, він може блискавично розвиватися і набувати корисні властивості, наприклад, здатність вислизати від захисної системи свого господаря.
Нове дослідження Університету Іллінойсу показує, що один з видів Xanthomonas, X. euvesicatoria (Xe), еволюціонував, щоб уникнути виявлення імунною системою томата.
"Це частина еволюційної війни між рослинами та патогенами, коли рослина має певні захисні властивості, а потім певна частина популяції патогенів розвивається, щоб подолати захист. Рослина у відповідь має розвинути або придбати нову захисну ознаку, але процес йде набагато повільніше в порівнянні з мікробами. Це дослідження є прекрасним прикладом триваючої битви. Воно говорить нам, що ми не можемо повністю покладатися на цю рису в боротьбі з бактеріальною плямистістю, викликаної Xe», - говорить Сара Хінд, доцент кафедри наук про рослинництво в Іллінойсі і співавтор пари недавніх досліджень, опублікованих в журналі «молекулярні взаємодії рослин і мікробів».
Система захисту томатів стежить за Xanthomonas та іншими бактеріями за допомогою імунних рецепторів, які хімічно виявляють джгутики-довгі хлистоподібні структури, що дозволяють бактеріям переміщатися або "плавати " через ґрунт і тканини рослин. Хінд та її колеги використовували методи лабораторного та геномного моделювання, щоб показати: один з рецепторів томатів, FLS3, більше не працює для виявлення білків флагеліну в Xe.
Білки флагелліну Xe змінилися всього на одну амінокислоту, але цього достатньо, щоб уникнути виявлення рецепторами FLS3 томатів.
Співавтор дослідження Марія Мальвіно зазначає:
"Було дивно бачити, що тільки одна зміна амінокислоти справила такий ефект. Це змусило нас замислитися, як зв'язок між flagellin і FLS3 може бути настільки різко змінений".
Той факт, що Xe може прослизнути повз захист томатів, означає, що фермерам не варто покладатися лише на вроджену стійкість до хвороб і тримати під рукою пестициди на основі міді.
У деяких місцях в США, включаючи Регіон Середнього Заходу і зокрема в Іллінойсі, Xe не представляє такої великої проблеми, як два інших види Xanthomonas, X. perforans і X. gardneri (Xp і Xg). Томат поки ще може протистояти цим видам, але хтозна, чи не застосують і вони стратегію ухилення, запозичивши у родичів.
"Xp і Xe дійсно генетично близькі, і було показано, що вони можуть ділитися своїм генетичним матеріалом один з одним. Так що не виключено, що ця стратегія ухилення Xe може проникнути в Xp і забезпечити таку ж перевагу перед томатом",- сказала Хінд.
Експерт зазначила, що схильність цих бактерій до руйнування захисних сил господаря в результаті швидкої еволюції ускладнює селекцію томатів на стійкість до хвороб:
"Для селекціонерів у нас погані новини. Часто до того часу, коли вони починають випуск нового сорту, популяція патогенів змінюється. А якщо додати до цього складність збереження всіх бажаних властивостей томата, ситуація непроста. Знову ж таки, виробникам томатів залишається покладатися на фунгіциди та мідь, щоб зберегти рентабельність виробництва".
Також читайте:
- Удобрення калієм підвищує стійкість картоплі до посухи для розширення географії виробництва
- Вчені за допомогою редагування генома зробили ячмінь стійким до передчасного проростання
- Рослини навчили виробляти феромони, які захищають їх від шкідників
- Додавання мінералів при зрошенні може знизити вміст токсичних елементів в ґрунтах