Бактериалният пригор е сериозно заболяване по растенията, което засяга основно оризовите насаждения, особено в топлите и влажни региони на света. Поради тежестта на това заболяване, откриването и прилагането на гени за устойчивост е от стратегическо значение за осигуряването на стабилно производство на ориз в Азия. В исторически план генетичните стратегии за подобряване на устойчивостта към болести са изправени пред сериозен компромис между добива на културите и техния имунитет. Това се дължи на факта, че засилената имунна защита често е свързана с енергиен разход, който води до по-нисък добив.
Повечето известни до момента гени за устойчивост на бактериален пригор, които са били идентифицирани и изолирани, произхождат от диви роднини на ориза или представляват специфични мутации в гени на чувствителност. Това предполага, че устойчивостта към това заболяване може да е била обект на отрицателна селекция по време на процеса на одомашняване на ориза. Учените признават важността на това да се разбере как гените за устойчивост и техните регулаторни мрежи се избират диференцирано по време на одомашняването, за да се насочи по-ефективно бъдещата селекция за устойчивост.
Екип от изследователи, ръководен от професор Хе Зухуа от Китайската академия на науките, съвместно с екипи от Шанхайския университет Дзяо Тун и Университета Джъдзян, успешно клонираха нов ген за широкоспектърна устойчивост, наречен Xa48. Те представиха нов модел за трайна устойчивост, включващ имунен рецептор и неговия съответстващ ефектор. Изследването разкрива молекулярния механизъм, чрез който XA48 координира растежа и имунитета по време на одомашняването на културата. Тези резултати бяха публикувани в научното списание Nature.
Чрез мащабно проучване на генетичния фонд изследователите идентифицираха новия ген в сорта ориз Shuangkezao. Използвайки съвременни методи за картиране и геномни анализи, те доказаха, че генът кодира протеин на имунен рецептор. Функционалната характеристика установи неговия патогенен ефектор, XopG, и демонстрира, че рецепторът директно разпознава този ефектор, като по този начин задейства имунните отговори на растението. Систематичните биохимични и клетъчни проучвания разкриха, че след разпознаването на XopG, рецепторът насърчава разграждането на специфични имунни супресори, което в крайна сметка активира защитните механизми. Това откритие осигурява важна основа за селекцията на високодобивни и устойчиви сортове ориз.
Изследователите проучиха и еволюционната траектория на гена, за да разберат как той балансира между растежа и защитата. Те откриха, че генът, кодиращ транскрипционния фактор в имунната верига, е еволюирал в два варианта. Японският ориз, който традиционно се отглежда в Североизточна Азия при по-ниска честота на заболяването, носи само един от вариантите. За разлика от него, индийският ориз е запазил и двата варианта. Комбинацията от определени генетични елементи е довела до репродуктивни загуби при японския ориз, което е причинило функционалната загуба на защитния ген в този подвид. Това географско разпределение потвърждава теорията за негативната селекция в региони с по-малка заплаха от патогени.
В допълнение към основното откритие, изследователите създадоха имунна изследователска платформа, фокусирана върху двата основни пътя на имунитета при растенията. Единият е задействан от патогенни модели, а другият е задействан от специфични ефектори. Учените изследваха техните синергични ефекти по време на инфекция и разработиха цялостна платформа, която интегрира тези имунни мрежи за подобряване на общата защита. Те също така успяха да реконструират широкоспектърна устойчивост от див ориз в съвременните сортове, предлагайки нова стратегия за устойчив контрол на болестите. Това проучване полага основите за напредък в защитата на растенията и селекцията на култури, като предоставя генетични ресурси и техническа подкрепа за подобряване на устойчивостта в земеделието.
Източник: phys.org
