Стеблевая ржавчина пшеницы получила свое название из-за появления на зараженных растениях пятен, похожих на ржавые. Эта болезнь неоднократно приводила к неурожаям важнейшей культуры и к голоду, но теперь найдет способ противодействия угрозе.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science группой ученых с пяти континентов во главе с доцентом Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) Бранде Вульфом, сообщает о ранее неизвестном молекулярном событии, которое инициирует иммунный ответ на серьезную болезнь пшеницы. Результаты исследования предлагают стратегии для селекции пшеницы, которая будет иметь более сильный иммунитет против инфекции.

Как основной продукт питания для миллиардов людей и один из основных источников корма для животных, пшеница является одним из важнейших продовольственных товаров в мире. Неурожай пшеницы – серьезная трагедия, которая отражается не только на доходах фермеров, но и на здоровье людей. Эта объясняет, почему пандемия стеблевой ржавчины пшеницы может быть не менее разрушительной, чем пандемия болезни человека.

«Изменение климата приводит к появлению стеблевой ржавчины пшеницы в ранее невиданных местах. Нам необходимо больше изучать иммунитет растений, чтобы разрабатывать технологии, которые защитят ценные продовольственные культуры», — сказал Вульф.

Как и у животных, у растений есть иммунные системы, но очень разные.

Позвоночные, включая людей, полагаются на клетки крови для своего иммунитета. Эти клетки выделяют определенные типы белков, которые связываются с патогеном и убивают его.

Не имея кровеносной системы, растения выработали другой иммунный подход, но такой же эффективный. Задача состоит в том, чтобы понять конкретные молекулярные реакции, которые приводят к гибели растения и, таким образом, выживанию при вторжении патогена.

Данное исследование показывает первые молекулярные события, происходящие внутри клеток растений в ответ на стеблевую ржавчину, гриб, получивший свое название из-за того, что при заражении проявляют оранжевые пустулы на стеблях и листьях. Исторически стеблевая ржавчина была причиной многих голодовок. Хотя методы ведения сельского хозяйства привели к появлению устойчивой пшеницы, неожиданное распространение стеблевой ржавчины может уничтожить урожай.

Иммунная реакция начинается, когда стеблевая ржавчина взаимодействует с определенным типом белка, известным как «тандемные киназы». Киназы — это универсальные молекулы, которые также действуют в иммунологии человека, способствуют усвоению глюкозы , образованию кровеносных сосудов, развитию нервной системы и многому другому. Тандемные киназы получили свои названия, потому что они физически связаны друг с другом. Они также известны своей ролью в иммунитете растений.

Хотя их важность в иммунитете к стеблевой ржавчине не является неожиданностью, исследование показывает, что начальные молекулярные реакции, которые проводят тандемные киназы, вызывают иммунный ответ. Этот ответ в конечном итоге убивает клетку, лишая патоген питательных веществ, которые он паразитически извлекает. Таким образом, патоген не может размножаться и заражать больше клеток, вместо этого погибая вместе со своим болезненным хозяином.

В отсутствие патогена тандемные киназы связаны друг с другом, почти как наручники, что делает их неактивными. Однако, когда патоген связывается с одной из киназ, он фактически разблокирует наручники, освобождая другую киназу для включения иммунного ответа. Этот механизм никогда ранее не наблюдался и дает представление о способах создания пшеницы, которая будет иметь более высокую устойчивость к угрожающим болезням.

Благодаря эволюционному сохранению иммунного механизма у зерновых культур и против других патогенов, исследование предоставляет основу для укрепления устойчивости зерновых ко многим заболеваниям.

«Большинство стран рассматривают пшеницу как критически важную часть своей агрополитики и продовольственной безопасности. Чем больше мы понимаем, как пшеница реагирует на патогены, тем больше мы можем устойчиво обеспечивать продовольствием растущее население планеты», — сказал Вульф.

Легкость выращивания, хранения и обработки, а также пищевая ценность сделали пшеницу самой производимой и продаваемой культурой в мире. За последние десять лет ежегодно выращивалось более 750 миллионов тонн. Напротив, рис, другой основной продукт питания, едва превысил 500 миллионов тонн за то же время.

Вульф также является сопредседателем Центра передового опыта по устойчивой продовольственной безопасности. Этот центр проводит научные исследования для повышения устойчивого производства продовольствия, особенно в засушливых условиях.

agroxxi.ru

Прогноз биржевых цен на 28 марта 2025