Препрограмирани растителни „сензори“ разпознават две от оръжията на опасна гъба

Нощ на учените 2026 · онлайн

Дигитални ресурси

Всички ресурси
Броеве за четене онлайнСпецброеве за изкуствения интелект и за атома, брой 200 на „Българска наука“ и вестник „Homo Sciens“.Разгледай броевете 17 нови филма за български учениОт Стамен Григоров и бактерията на киселото мляко до генетика Дончо Костов.Гледай видеата 30 години „Мария Склодовска-Кюри“ на една картаВсички проекти по програмата от 1996 до 2026 г. – и кой с кого работи.Отвори картата Архив от минали НощиФилми, лекции и броеве от Нощите на учените 2019–2023.Към архива

 

Растенията нямат антитела и подвижни имунни клетки като животните, но разполагат с молекулярни „сензори“, които разпознават нападателя вътре в клетката и задействат защита. Международен екип е показал, че един сравнително слабо изучен клас такива рецептори може да бъде пренастроен така, че да разпознава не едно, а две различни оръжия на гъбата Magnaporthe oryzae — причинител на опустошителната пирикулариоза по ориза, пшеницата и ечемика.

Изследването е публикувано в Science Advances, а резултатите бяха представени от John Innes Centre и ScienceDaily. Екипът на Даниел Ю и Марк Банфийлд работи с т.нар. тандемни киназни белтъци, или TKP. Това са вътреклетъчни имунни рецептори при житните растения. Те са по-нова посока за изследване от широко използваните при селекцията NLR-рецептори, но някои TKP съдържат интересна добавка — HMA домен, който може директно да се свързва с молекули на патогена.

Гъбата причинява заболяване, като вкарва в растителната клетка белтъци, наречени ефектори. Те манипулират нормалните процеси на гостоприемника и подпомагат инфекцията. Ако растението разпознае ефектора достатъчно рано, може да задейства силен локален отговор, включително контролирана смърт на заразените клетки, която ограничава разпространението.

HMA доменът действа като молекулярна примамка: предлага повърхност, към която гъбичният ефектор се прикрепя. Разпознаването на това свързване може да активира имунния рецептор. Изследователите използват биофизични методи и рентгенова кристалография, за да установят как точно HMA и ефекторите се допират на атомно ниво. Триизмерната структура показва кои аминокиселини изграждат контактната повърхност и следователно кои позиции могат да бъдат променени целенасочено.

Това е различно от сляпо изпробване на огромен брой случайни мутации. Когато формата на контактната зона е известна, изследователите могат да насочат промените към местата, които действително участват в свързването, и после да проверят дали рецепторът е придобил желаното разпознаване. Авторите виждат възможност в бъдеще този подход да се съчетае с прецизна селекция и изчислителни методи, включително изкуствен интелект, но настоящата работа демонстрира основно принципа на структурно насочено белтъчно инженерство.

На тази основа учените модифицират TKP-рецептори от житни растения. Чрез промени в HMA домените екипът разширява профила им така, че конструираните варианти да взаимодействат с два ефектора. Това е „двойна специфичност“: един и същ рецептор получава потенциал да засича две различни молекулярни следи от нападателя.

За земеделието подобна стратегия е привлекателна, защото патогените еволюират. Ако устойчивостта на сорта зависи от едно-единствено разпознаване, гъбата може да се изплъзне чрез промяна или загуба на съответния ефектор. Рецептор, който следи две цели, би поставил по-висока еволюционна преграда. Още по-устойчива защита би могла да се получи чрез комбиниране на TKP и NLR-рецептори, които вероятно задействат имунитета по различни начини.

Пирикулариозата по ориза отдавна е сред най-разрушителните гъбни болести по културите. Същият вид патоген причинява и пшенична пирикулариоза, установена първоначално в Бразилия през 80-те години и разпространила се в части от Азия и Африка. Затова всяка нова молекулярна възможност за по-трайна устойчивост има голяма потенциална стойност.

Резултатът обаче още не е нов устойчив сорт. Първите функционални проверки са направени в протопласти — отделни растителни клетки без клетъчна стена, удобни за контролирани лабораторни експерименти. Следващата стъпка е модифицираните рецептори да бъдат въведени в цели растения и да се провери дали действително ограничават заболяването в оранжерия. След това ще са нужни полски изпитвания, оценка на стабилността на признака и проверка дали постоянната имунна готовност не носи цена за растежа или добива.

Не е известно и колко бързо гъбата би могла да намери нов начин за заобикаляне на конструираното разпознаване. Двойната специфичност може да затрудни патогена, но не прави еволюцията невъзможна. Тя трябва да се разглежда като част от многослойна защита, включваща селекция, наблюдение на щамовете и разумно управление на посевите.

Същинският пробив е методологичен. Екипът показва, че инженерните подходи, развивани за един клас растителни имунни рецептори, могат да се приложат и към друг. Вместо селекционерите да чакат природата да предложи готово разпознаване, структурната биология може да помогне то да бъде проектирано — първо в клетката, а при успех и в бъдещи култури.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance (opens in a new tab)
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.