Патогенные грибы используют способность растений распознавать фосфаты с помощью эффекторов гидролазы Nudix

Патогенные грибы, такие как Magnaporthe (вызывающий пирикуляриоз риса) и Colletotrichum (вызывающий антракноз), представляют собой серьёзную угрозу для сельского хозяйства и продовольственной безопасности. Эти организмы используют различные механизмы для манипуляции сигналами растений, чтобы подавить иммунный ответ и замедлить их рост, что в конечном итоге приводит к снижению урожайности.

Роль неорганического фосфата (Pi) в жизни растений

Неорганический фосфат (Pi) является ключевым элементом для жизнедеятельности растений. Он участвует в синтезе и транспортировке важных биомакромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы, а также играет важную роль в энергетическом обмене. Содержание фосфатов в растениях существенно влияет на их взаимодействие с микроорганизмами. Фосфаты необходимы не только для нормального роста растений, но и для их защиты от патогенов.

Механизмы восприятия фосфатов и влияние грибов

Около 71% сосудистых растений полагаются на арбускулярные микоризные грибы, которые помогают им поглощать неорганический фосфат. Эти грибы используют консервативные эффекторы ферментов для перехвата сигналов о содержании фосфатов, что позволяет растениям более эффективно усваивать этот важный элемент.

Патогенные грибы, такие как Magnaporthe и Colletotrichum, могут использовать аналогичные механизмы, чтобы замедлить рост растений и вызвать дефицит фосфатов. Это достигается с помощью эффекторов гидролазы Nudix, которые гидролизуют PP-InsP (инозитолпирофосфат), имитируя дефицит фосфатов у растений. В результате этого взаимодействия нарушается работа системы SPX-PHR, что приводит к снижению иммунитета у растений.

Исследование механизмов манипуляции сигналами о фосфатах

Исследовательская группа под руководством Ульриха Шаффрата провела углублённое изучение механизмов, с помощью которых патогены манипулируют сигналами о наличии фосфатов в растениях. Используя передовые экспериментальные методы, они выявили, что патогенные грибы могут переносить эффекторы Nudix в клетки растения-хозяина. Эти эффекторы нарушают систему восприятия фосфатов, вызывая у растения реакцию на нехватку фосфатов.

Влияние на экспрессию генов и развитие болезни

Патогенные грибы, используя эффекторы гидролазы Nudix, изменяют экспрессию генов хозяина, что способствует развитию болезни. Это вмешательство в сигнальные пути растений приводит к тому, что растения начинают реагировать на имитируемый дефицит фосфатов, что ослабляет их защитные механизмы и делает их более уязвимыми для инфекций.

Перспективы для агрономии и устойчивого сельского хозяйства

Понимание патогенных механизмов грибов, взаимодействующих с растениями, открывает новые перспективы для разработки эффективных стратегий борьбы с болезнями растений. Это знание может стать основой для создания агрохимикатов с низким уровнем риска и селекции устойчивых культур. Устойчивые сорта растений могут быть выведены с учётом их способности противостоять манипуляциям со стороны патогенов, что поможет снизить зависимость от традиционных химических пестицидов.


Изучение взаимодействия между патогенными грибами и растениями, а также механизмов манипуляции сигналами о фосфатах, представляет собой важный шаг к созданию устойчивого и экологически чистого сельского хозяйства. Это поможет не только в борьбе с болезнями растений, но и в обеспечении продовольственной безопасности на глобальном уровне. Понимание этих процессов может привести к более эффективным методам профилактики и контроля заболеваний, что в свою очередь снизит негативное влияние на окружающую среду.


Исследование: Advanced Agrochem