Parazitická houba způsobující bílou hnilobu zablokovala obranné mechanismy rostlin

Američtí biologové publikovali článek v časopise Nature Communications, ve kterém referovali o interakci jimi objeveného parazitického houbového proteinu s inhibitorem enzymů, které rozkládají buněčnou stěnu rostlin. Tato interakce způsobí, že obranné mechanismy rostliny přestanou fungovat a houba pokračuje v parazitování rostliny.

Sclerotinia sklerocia — parazitická houba z oddělení Ascomycota. Hlavním rysem tohoto parazita je jeho schopnost tvořit dormantní struktury sklerocia. Tyto útvary dávají brzy na jaře vzniknout plodnici houby, která začne na rostlině parazitovat. S. sclerotiorum způsobuje onemocnění bílá hniloba (sklerotinie). K této chorobě je náchylných více než 600 rostlinných druhů, včetně ekonomicky významných rostlin, jako je fazol zahradní a slunečnice. Hlavním příznakem tohoto onemocnění je macerace (rozpouštění mezibuněčné hmoty) rostlinných pletiv.

Jedním z prvků rostlinné buněčné stěny je pektin. Tento polysacharid se skládá hlavně ze zbytků kyseliny galakturonové. Pektiny hrají důležitou roli v růstu rostlin a tvorbě plodů, ale některé parazitické houby, včetně S. sklerotorium, způsobit nekrózu rostlinného pletiva rozkladem tohoto polysacharidu.

Dosahuje toho pomocí enzymu zvaného polygalakturonáza (PG), který hydrolyzuje pektin, čímž snižuje turgor rostliny. Pokud se tento proces prodlouží, rostlina začne vadnout, dochází k nekróze pletiva a nakonec odumře. Rostliny se však naučily bojovat s parazitickými houbami. K tomu syntetizují proteiny inhibující PG (PGIP), které se reverzibilně vážou na polygalakturonázu, a tím brání vazbě enzymu na buněčnou stěnu. Jde o proteiny ukotvené v buněčné stěně rostlin, které chrání rostliny před pronikáním parazitických hub.

Ochrany je dosaženo dvěma způsoby: prvním je, že se PGIP reverzibilně váže na PG a inhibuje jeho funkci. Druhý způsob je spojen s tím, že některé PG stále dosáhnou svého cíle, což způsobí rozpad pektinu. Jedním z jejích rozkladných produktů jsou oligogalakturonidy, které PGIP rozpoznává jako marker poškození rostlin, který následně aktivuje další obranné mechanismy rostlin.

Studium patogenity Sclerotinia sclerotiorum, Wei Wei z Washington State University a Liangsheng Xu z Northwest University of Agricultural and Forestry Science and Technology a kolegové zjistili, že houba vylučuje protein, který interaguje s imunitním systémem infikované rostliny.

Přestože rostliny mají obranné mechanismy, nezachrání je to před infekcí parazitickými houbami a následnou nekrózou pletiva. Chcete-li obejít PGIP S, sclerotiorum vylučují protein, který má větší afinitu k tomuto ochrannému proteinu než PG. Výzkumníci pojmenovali tento protein PGIP inaktivující efektor 1 (PINE).

SsPINE1 (S. scletorotium PINE 1) se váže na PGIP místo polygalakturonidáz, čímž obsazuje aktivní místo ochranného proteinu. Ukazuje se tedy, že PG zůstávají aktivní, a to zase vede k rozpadu buněčné stěny rostlin a nekróze tkáně.

Aby se potvrdilo, že SsPINE1 byl protein, který hrál důležitou roli při infekci rostlin, vědci jej vyřadili. Tyto mutantní houby měly nízkou virulenci ve srovnání s nemutovanými, což se projevilo nižší produkcí houbové biomasy a menší nekrózou rostlinných pletiv.

Podle autorů studie objev BOROVICE rozšiřuje spektrum možností pro vytvoření PGIP rezistentních vůči ní a pro další šlechtění rostlin odolných vůči parazitickým houbám.

Více o parazitických organismech se můžete dozvědět z našeho testu „Resident Evil“. kromě toho, N+1 O dalších parazitických houbách a chorobách jsme psali již dříve, jako je chytridiomykóza, která způsobila úbytek mnoha druhů obojživelníků, a cordyceps, který způsobuje, že mravenci mění své chování.