Οι επιστήμονες επιλύουν το μυστήριο ηλικίας 30 ετών για το πώς εξαπλώνονται τα γονίδια αντίστασης
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications.
"Η ομάδα μας ανακάλυψε ότι ορισμένα γονίδια AVR αποτελούν μέρος μιας διακριτής ομάδας κινητών στοιχείων που μπορούν να μετακινηθούν ταχέως γύρω από τα γονιδιώματα, όχι μόνο μέσα σε είδη, αλλά και μεταξύ διαφορετικών μυκητιακών ειδών", δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Menglong Chen, μεταδιδακτορικός μελετητής στο Τμήμα φυτικών παθολογίας στο UC Davis. "Ονομάσαμε αυτά τα κινητά στοιχεία που κινούνται ταχέως στοιχεία που σχετίζονται με τη μολυσματικότητα (RMEAVs)."
Τα παθογόνα των φυτών είναι μικροοργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των μυκήτων, των βακτηρίων και των ωτομέτων, που μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες στα φυτά. Πολλά σημαντικά παθογόνα φυτών περιέχουν γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες AVR. Τα γονίδια AVR διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ενεργοποίηση της ανοσοαπόκρισης ενός φυτού και προκαλώντας ασθένειες. Οι πρωτεΐνες AVR αναγνωρίζονται από αντίστοιχες πρωτεΐνες ανθεκτικότητας στη νόσο στο φυτό ξενιστή, οδηγώντας σε αμυντική αντίδραση που μπορεί να περιορίσει ή να αποτρέψει τη μόλυνση. Ως εκ τούτου, τα γονίδια AVR έχουν χρησιμοποιηθεί εδώ και δεκαετίες στις προσπάθειες αναπαραγωγής φυτών για την ανάπτυξη ανθεκτικών ποικιλιών.
"Για να είναι επιτυχής η αναπαραγωγή αντίστασης, τα γονίδια αντίστασης που χρησιμοποιούνται πρέπει να είναι ανθεκτικά, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να παρέχουν αποτελεσματική αντίσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Brent Threflall, βοηθός επιστήμονα έργου στο Τμήμα Φυτικής Παθολογίας στο UC Davis. "Ωστόσο, η ταχεία και συχνή εμφάνιση νέων στελεχών παθογόνου που είναι σε θέση να ξεπεράσουν αυτές τις αντιστάσεις έχει απογοητεύσει αυτές τις προσπάθειες".
Τα στελέχη παθογόνων που εμφανίζονται, συχνά αναφερόμενα ως "μολυσματικά" στελέχη, περιέχουν νέες ή μεταλλαγμένες εκδόσεις των γονιδίων AVR. Η ικανότητα αυτών των γονιδίων AVR να αλλάξει σημαίνει ότι μπορούν να αποφύγουν την ανίχνευση από το ανοσοποιητικό σύστημα του φυτού και να προκαλέσουν ασθένεια σε προηγουμένως ανθεκτικά φυτά.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια ποικιλία προσεγγίσεων, συμπεριλαμβανομένης της συγκριτικής γονιδιωματικής, της βιοπληροφορικής, της μοριακής βιολογίας και των λειτουργικών μελετών για να κατανοήσουν τη μυστηριώδη εξάπλωση των γονιδίων AVR μεταξύ διαφορετικών μυκητιακών ειδών. Επικεντρώθηκαν σε δύο από τα πιο καταστρεπτικά μυκητιακά παθογόνα των δημητριακών παγκοσμίως, στο Magnaporthe oryzae, στον αιτιώδη παράγοντα της νόσου του ρυζιού και στη ζυμοσυπτόρια Tritici, στον αιτιώδη παράγοντα της φλόγας Septoria tritici στο σιτάρι.
Οι επιστήμονες ήταν σε θέση να δείξουν ότι οι RMEAVs είναι αυτόνομα αντιγράφων που αναπαράγονται και εξαπλώνονται χρησιμοποιώντας το μηχανισμό αναπαραγωγής του μύκητα του ξενιστή και μεταγραφής. Διαπίστωσαν επίσης ότι οι RMEAVs μπορούν να λειτουργήσουν ως εγωιστικά στοιχεία, που σημαίνει ότι δεν παρέχουν άμεσο όφελος για τον μύκητα, αλλά μπορούν ακόμα να εξαπλωθούν με επιτυχία μέσω ενός πληθυσμού.
"Η κατανόηση των μηχανισμών πίσω από την ταχεία εξάπλωση των γονιδίων AVR μεταξύ διαφορετικών μυκητιακών ειδών είναι κρίσιμη για την ανάπτυξη στρατηγικών για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας των γονιδίων αντίστασης στις καλλιέργειες", δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Jian-Min Yuan, καθηγητής στο Τμήμα Φυτικής Παθολογίας στο UC Davis. "Τα ευρήματά μας παρέχουν νέες ενδείξεις για το πώς ορισμένα παθογόνα μπορούν γρήγορα να προσαρμοστούν και να ξεπεράσουν την αντίσταση των φυτών, βοηθώντας μας να μείνουμε ένα βήμα μπροστά στη μάχη ενάντια στις καταστροφικές φυτικές παθήσεις".
