Как растение сражается с нематодой

770 миллионов евро - в такую сумму оценивается ущерб, причиняемый из года в год посевам сои так называемой соевой цистообразующей нематодой (Нeterodera glycines). И это в одних только США, а в мировом масштабе счет давно идет на миллиарды. Соевая цистообразующая нематода - один из видов паразитических круглых червей, вредитель сои, повреждающий, в первую очередь, корни растения. Хотя соевую нематоду и разглядеть-то трудно, ведь ее длина не превышает 1,5 миллиметра, пораженные паразитом растения имеют угнетенный вид, им свойственна низкорослость, у них пожелтевшие листья, а главное - они дают низкий урожай бобов. Кроме того, такие растения гораздо более чувствительны к другим паразитам и патогенам и самым разным формам стресса.

Нематода преодолевает резистентность сои

Способов борьбы с этим вредителем как таковым практически нет, так что единственный путь защиты урожая - это культивирование сортов сои, от природы резистентных к нематоде. Беда лишь в том, что нематоды со временем обретают способность обходить защитный механизм растений - подобно тому, как бактерии вырабатывают невосприимчивость к тому или иному антибиотику. Поэтому те очень немногие сорта сои, на которые селекционеры делали ставку на протяжении последних десятилетий, сегодня все чаще оказываются неспособными противостоять нематоде.

И исследователи многих стран не жалеют сил и средств на изучение механизмов, регулирующих резистентность сои к нематоде, в надежде найти новые пути в борьбе с паразитом. Это задача не из легких, тем более что устойчивость растения к вредителям носит в целом более сложный и многообразный характер, нежели, скажем, устойчивость того же самого растения к болезням.

Резистентность резистентности рознь

Теперь группе американских исследователей, изучавших генетику сои, судя по всему, удалось добиться значительного успеха. Мелисса Митчум (Melissa Mitchum), фитопатолог Миссурийского университета в городе Колумбия, поясняет: "Большинство известных нам генов резистентности растений кодируют белки, расположенные на клеточных мембранах. Эти белки являются рецепторами, они реагируют на инвазию нематоды и тотчас запускают иммунный ответ растения".

Таков, так сказать, стандартный механизм. Именно этот механизм обеспечивает резистентность давно известных и широко культивируемых сортов сои. Однако наиболее устойчивые к нематоде растения, очевидно, имеют в своем арсенале и другие, более эффективные средства защиты от паразита. Мелисса Митчум поясняет: "В нашем случае, ген, который мы теперь обнаружили, регулирует метаболизм растения. То есть он кодирует белок, который расположен не на мембране клетки, а внутри нее. Очевидно, тут имеет место совершенно иной механизм резистентности, отличный от известных нам прежде".

Фолиевая кислота как оружие против паразита?

Правда, детали этого механизма остаются пока загадкой. Исследователи могут лишь строить предположения о том, как новый ген регулирует иммунный ответ. Ясно лишь, что этот ген необходим для синтеза фолиевой кислоты, а фолиевая кислота - чрезвычайно важный витамин, участвующий, например, в репликации ДНК и, значит, играющий ключевую роль в делении клеток. Таким образом, потребность в фолиевой кислоте особенно велика в периоды наиболее быстрого развития и роста организма. Но животные, включая человека, не способны синтезировать этот витамин, а потому должны получать его с пищей. Зато фолиевая кислота в больших количествах содержится во многих растениях, в том числе и в бобовых. Поэтому одна из гипотез касательно нового механизма резистентности сои к нематоде сводится к тому, что растение блокирует синтез фолиевой кислоты в тех корнях, куда проник паразит, и тот, лишенный важного витамина, погибает.

В селекции сои ожидается бум

Впрочем, все это пока не более чем догадки. Исследования в этом направлении будут продолжены, но определенные практические выводы можно делать уже сегодня, подчеркивает Мелисса Митчум: "На протяжении полувека по всему миру выращивались одни и те же резистентные к нематоде сорта сои. Это уже почти монокультура, поэтому не приходится удивляться, что сегодня во многих регионах есть нематоды, способные преодолевать эту резистентность и инфицировать посевы сои. Мы же, фитопатологи, годами блуждали в темноте, пытаясь понять, как функционирует иммунный ответ растения на инвазию этого паразита, и обнаружить гены, регулирующие этот ответ".

По крайней мере, один такой многообещающий ген теперь найден. Результаты, полученные учеными Миссурийского университета, чрезвычайно обрадовали их коллегу, профессора фитопатологии университета Джорджии в Атенсе Ричарда Хасси (Richard Hussey): "Ничего более замечательного для меня просто быть не может! Это открытие породит настоящий бум в практической селекции, потому что теперь стало понятно, о каком гене идет речь. Благодаря новой информации селекционеры смогут разработать молекулярные маркеры, которые позволят быстро выявлять наличие или отсутствие этого самого гена резистентности в том или ином сорте сои. Понятно, что это резко повысит скорость и точность селекционной работы".