Mezinárodní tým vedený vědci z John Innes Centre ve Spojeném království popsal způsob, jak rozšířit obranyschopnost obilnin proti houbě Magnaporthe oryzae. Tento patogen způsobuje takzvanou blastovou chorobu, která patří k nejzávažnějším houbovým onemocněním rýže a v některých oblastech ohrožuje také pšenici a ječmen. Výsledky studie vyšly v časopise Science Advances.
Výzkumníci se zaměřili na méně prozkoumanou skupinu rostlinných imunitních receptorů označovaných jako tandem kinase proteins, zkráceně TKP. Receptory jsou bílkoviny, které v buňkách rozpoznávají známky napadení a spouštějí obrannou reakci. Houba při infekci vpravuje do rostlinných buněk takzvané efektory – molekuly, jimiž narušuje běžné fungování hostitele a podporuje vznik choroby.
Součástí některých receptorů TKP je oblast zvaná Heavy Metal Associated, neboli HMA doména. Ta podle studie funguje jako biologická návnada: váže se na efektory patogenu a umožňuje rostlině rozpoznat, že je napadena. Vědci pomocí biochemických metod a krystalografie, která umožňuje určit trojrozměrnou strukturu molekul s vysokým rozlišením, zkoumali, jak se HMA domény a houbové efektory vzájemně spojují.
Na základě těchto strukturálních poznatků upravili části receptorů TKP tak, aby dokázaly rozpoznat dva různé efektory spojené s infekcí pšenice a ječmene. Takzvaná duální specificita, tedy schopnost reagovat na více odlišných cílů, se u přirozeně se vyskytujících imunitních receptorů objevuje jen zřídka. Studie tak podle autorů ukazuje, že vlastnosti těchto receptorů lze měnit cílenými zásahy do jejich bílkovinné struktury.
Výsledek zatím platí jen pro buněčný model
Dosavadní pokusy však neproběhly na celých rostlinách ani v polních podmínkách. Vědci použili protoplasty, tedy jednotlivé pšeničné buňky zbavené buněčné stěny, které slouží jako zjednodušený model pro studium reakcí rostlinných buněk. Dalším krokem má být ověření, zda upravené receptory dokážou skutečně chránit celé rostliny pšenice, ječmene nebo rýže ve skleníku.
Studii vedli Daniel S. Yu a Mark J. Banfield spolu s kolegy z John Innes Centre a Kobe University v Japonsku. Autoři předpokládají, že by v budoucnu mohlo být možné kombinovat receptory TKP s další významnou skupinou rostlinných imunitních receptorů, známou jako NLR. Protože tyto dvě skupiny pravděpodobně spouštějí obranu odlišnými mechanismy, jejich spojení by mohlo ztížit vznik variant patogenu, které by se obraně dokázaly vyhnout. Jde však zatím o výhled dalšího výzkumu, nikoli o hotovou zemědělskou technologii.
Blastová choroba každoročně připraví podle údajů uvedených výzkumníky o množství rýže odpovídající potravě pro přibližně 60 milionů lidí. U pšenice byla choroba poprvé zaznamenána v Brazílii v 80. letech 20. století a později se rozšířila do částí Asie a Afriky. Výzkumníci upozorňují, že změny klimatu mohou v budoucnu měnit podmínky vhodné pro šíření patogenu i v dalších oblastech.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.