В рамках комплексного подхода к предотвращению заражения паразитическим растением Striga hermonthica исследователи выясняют роль растительных гормонов, известных как стриголактоны (SLs). Их последнее исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Зерновые культуры выделяют SLs, которые регулируют архитектуру растений и играют роль в других процессах, связанных с развитием растений и реакцией на стресс. SLs, выделяемые корнями растений, привлекают микоризные грибы, которые обеспечивают растения питательными веществами. Но стриголактоны также вызывают прорастание и инвазию паразитического растения Striga, что оказывает серьезное воздействие на сельскохозяйственное производство, особенно на урожайность зерновых в Африке.

Сделав важное открытие, команда недавно показала, что канонические SLs не влияют на архитектуру растений в рисе.

Исследователи использовали технологию CRISPR/Cas9 для создания линий риса без канонических SLs и сравнили их с растениями дикого типа. Фенотипы побегов и корней существенно не различались между мутантами и диким типом, что указывает на то, что канонические SLs не являются основными регуляторами архитектуры риса.

"Знание того, какие SLs регулируют архитектуру растений и другие функции, такие как установление симбиоза с полезными микоризными грибами или обеспечение инвазии корневыми паразитическими растениями, позволит нам оптимизировать и спроектировать одну черту, не затрагивая другие", - объясняет Цзянь Ю Ван, постдок из лаборатории Аль-Бабили.

Исследование показало, что канонические SLs действительно способствуют симбиозу с микоризными грибами и играют важную роль в стимулировании прорастания семян у корневых паразитических сорняков.

"Снижение их уровня или даже полное прекращение их биосинтеза может значительно уменьшить ущерб, наносимый стригой и другими корневыми паразитическими растениями, не вызывая серьезных изменений в архитектуре растений и не оказывая большого негативного влияния на микоризацию растений", - говорит Ван.

Модуляция содержания SL путем редактирования генов является долгосрочным решением, но применение специфических ингибиторов биосинтеза SL может гораздо быстрее привести к тому, что в злаковых растениях не будет канонических стриголактонов.

Команда задалась целью идентифицировать химические вещества, которые ингибируют биосинтез канонического SL в рисе. Они обнаружили, что химический ингибитор фермента TIS108 значительно снижает зараженность стригами, не влияя на рост растений или урожайность зерна.

Они также протестировали действие TIS108 на рис Индика и сорго, которые являются основными культурами в регионах Африки, зараженных стригами. И снова они наблюдали более низкую активность прорастания стриг из корневых выделений, выделенных из обработанных растений.

Аль-Бабили говорит, что прямое применение TIS108, а также использование редактирования генов представляют собой многообещающие стратегии для уменьшения угрозы, которую представляют стрига и другие корневые паразитические растения для глобальной продовольственной безопасности.

"Мы действительно взволнованы этим открытием; оно может быть использовано для облегчения заражения стригами и дать рекомендации в области биологии SL", - говорит он.

В настоящее время группа изучает влияние TIS108 на перловое просо, стремясь улучшить структуру этого злака и повысить его устойчивость к стригущим лишаям.

Основываясь на своей структуре, SLS классифицируются либо как канонические, либо как неканонические. Понимание роли каждого из этих подсемейств важно для разработки устойчивых к стригам злаков, а также для проектирования архитектуры растений, говорит Жюстин Браги, бывшая аспирантка в группе Салима Аль-Бабили, мирового эксперта в области исследований стриголактона и стриги.