Jak mączniak zbożowy pokonuje system obronny roślin
Jednym z największych problemów, z jakim zmagają się rośliny jest mączniak zbożowy, choroba wywoływana przez różne gatunki grzybów, którą nietrudno zauważyć. Naukowcy z Niemiec zbadali oddziaływanie mączniaka zbożowego na jęczmień. Mączniak nie tylko przedostaje się do środka ziarna, ale również czerpie składniki pokarmowe z komórek rośliny. Opublikowane w czasopiśmie The Plant Cell odkrycia ujawniają, jak grzyb dokonuje tego wyczynu na poziomie molekularnym i jak jęczmień potrafi powstrzymać rozwój szkodnika. Naukowcy twierdzą, że rośliny polegają na swoim układzie immunologicznym, który ma je chronić przed chorobami. Zdolność do wczesnego wykrywania patogenów oraz aktywowania układu immunologicznego, zwłaszcza w ścianie komórki, ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia przetrwania rośliny. Aczkolwiek patogeny nie są pozbawione własnego arsenału. Wiele z nich potrafi doprowadzić do supresji naturalnej reakcji ściany komórkowej rośliny. "Jeden szczególnie pomysłowy napastnik - mączniak zbożowy - może nawet przeprogramować komórki w taki sposób, że dostosowują one swoją strukturę i metabolizm, aby dostosować się do grzyba" - mówi profesor Ralph Hückelhoven z Katedry Fitopatologii Technischen Universität München (TUM) w Niemczech. "W ten sposób roślina aktywnie wspiera wewnętrzny rozwój szkodliwego mączniaka, a nawet dostarcza mu substancji odżywczych." Pozostaje jednak pytanie, jak mączniak zbożowy kontroluję tę manipulację oraz które komponenty rośliny są zaangażowane w ten proces. Tym właśnie zajmuje się zespół z TUM. Profesor Hückelhoven wraz z kolegami zidentyfikował dwa białka jęczmienia, które wykorzystuje mączniak w czasie "wrogiego przejęcia" komórek żywej rośliny. Zdaniem naukowców proces rozwoju komórek rośliny kontrolowany jest przez dwie substancje białkowe. W przypadku jęczmienia, białka kontrolują rozwój włośników. Jedno z białek - RACB, jest molekularnym przełącznikiem, który reaguje na sygnały z zewnątrz, aby stymulować strukturalną i metaboliczną reakcję w komórkach rośliny. Należy zauważyć, że ma to wpływ na powiększanie się powierzchni komórki rośliny w czasie procesu wzrostu. Białko MAGAP1 jest odpowiednikiem RACB i może albo ograniczyć tego typu aktywność w komórce, albo jej zapobiec. W toku prac naukowcy ustalili, jak białko RACB wspiera grzyba w rozwoju wewnątrz rośliny. Jednym z zadań białka jest poszerzenie powierzchni błon komórkowych roślin, co z kolei zaostrza problem, umożliwiając grzybowi przeprowadzenie ataku. Skutek jest taki, że choć komórka rośliny pozostaje nietknięta, mączniak i tak realizuje swój plan zniszczenia. Profesor Hückelhoven wraz z zespołem wykazał, jak nieobecność białka pomaga zmniejszyć podatność rośliny na mączniaka zbożowego. "W ten właśnie sposób mączniak zbożowy wykorzystuje białko jęczmienia" - wyjaśnia profesor Hückelhoven. "Białko RACB ułatwia mączniakowi zbożowemu zapuszczenie haustorii, czy inaczej organów pobierających substancje odżywcze, do wnętrza zaatakowanej komórki jęczmienia, aby następnie przejąć kontrolę nad nią." Naukowcy przypuszczają, że grzyb jest w stanie zdalnie kontrolować łańcuch sygnałów i otworzyć wrota do substancji odżywczych rośliny. Aczkolwiek jęczmień nie musi polec bez walki. Naukowcy z TUM odkryli, że białko MAGAP1 potrafi położyć kres zdalnym atakom. Występujące głównie w cytoszkielecie komórki roślinnej białko MAGAP1 stanowi część silnej sieci włókien białkowych, które wzmacniają ścianę komórki roślinnej, udaremniając w ten sposób ataki z zewnątrz. Białko MAGAP1 migruje na powierzchnię błony komórkowej w czasie ataku i wyłącza czynnik podatności RACB. A zatem powierzchnia komórki nie rozszerza się, skutecznie blokując przedostanie się grzyba do komórki. Wypowiadając się na temat wpływu odkryć na dalsze prace, profesor Hückelhoven stwierdził: "Dzięki lepszemu poznaniu przyczyn choroby mamy nadzieję, w perspektywie średnioterminowej, znaleźć innowacyjne podejścia do utrzymywania zdrowia upraw i ziaren poprzez zwiększenie ich odporności."Więcej informacji: The Plant Cell: http://www.plantcell.org/ Technischen Universität München (TUM): http://portal.mytum.de/welcome/
Kraje
Niemcy