Китайские учёные определили фермент, который позволяет грибку Tilletia laevis, вызывающему твёрдую головню пшеницы, обходить иммунную систему растения. Это открытие может лечь в основу разработки новых препаратов для борьбы с одним из самых разрушительных заболеваний этой зерновой культуры в мире. Твёрдая головня поражает колосья, заменяя зёрна тёмной массой спор с резким рыбным запахом, что снижает урожайность и делает муку непригодной к использованию.
Исследователи из Китайской академии сельскохозяйственных наук установили, что грибок производит фермент TlCDA. Он изменяет химическую структуру хитина – вещества в клеточных стенках грибка, которое иммунная система пшеницы распознаёт как сигнал об угрозе и запускает защитную реакцию. Фермент TlCDA преобразует хитин в хитозан – соединение, которое растение уже не воспринимает как враждебное. Таким образом, грибок маскируется и беспрепятственно проникает в ткани растения на ранних стадиях заражения, когда его активность наиболее высока.
Чтобы доказать роль фермента, учёные провели серию экспериментов. В частности, они внедрили ген, отвечающий за производство TlCDA, в геном модельного растения. В результате его защитные механизмы, включая выработку активных форм кислорода и запрограммированную гибель клеток для изоляции патогена, оказались подавлены. В то же время грибок, у которого ген фермента TlCDA удалили, практически утратил способность заражать пшеницу и активно расти.
Исследование также показало, что фермент выполняет и вторую функцию. Он защищает покоящиеся споры грибка от хитиназы – другого фермента, который вырабатывают растения для разрушения клеточных стенок патогенов. Это повышает выживаемость возбудителя болезни в почве и на семенах, где он может сохраняться годами.
Открытие открывает путь к созданию таргетных фунгицидов, которые будут блокировать именно фермент TlCDA. Поскольку в метаболизме самих растений такого фермента нет, подобные препараты могут быть более избирательными и безопасными по сравнению с фунгицидами широкого спектра действия, использование которых всё чаще ограничивают регуляторы. Результаты исследования опубликованы в научном журнале BMC Plant Biology.