La scoperta di rilevatori di malattie trasmesse dalle piante può aumentare la resilienza delle colture

Uno studio su come le piante identificano e interagiscono con gli agenti patogeni invasori utilizzando rilevatori portatili di malattie potrebbe aiutare i ricercatori a coltivare colture resistenti alle malattie.

Tante colture importanti Le piante Possono essere danneggiati da agenti patogeni inclusi batteri, funghi e virus. Sapere esattamente come rispondono determinate piante potrebbe fornire ai ricercatori le informazioni necessarie per coltivare colture con il miglior potere di combattere le malattie o persino progettare sensori immunitari nuovi e migliorati nelle piante geneticamente modificate.

Le cellule vegetali contengono sensori immunitari che rilevano la presenza di determinate proteine ​​chiamate effettori, che i microbi infettivi utilizzano per facilitare l’infezione. Questi sensori immunitari, chiamati NLR, sono stati precedentemente trovati in alcuni “compartimenti” all’interno di Cellula vegetale, come il nucleo o la membrana.

Il nuovo studio ha identificato il primo recettore immunitario NLR “mobile” che viaggia nel luogo in cui il microbo invade. La ricerca, condotta dai ricercatori dell’Imperial College di Londra, è stata pubblicata oggi in Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.

L’autore principale, il Dr. Sian Dugan, del Dipartimento di Scienze della Vita dell’Imperial, ha dichiarato: “Gli agricoltori di tutto il mondo perdono il 20-40% dei loro raccolti ogni anno a causa della semina di parassiti e malattie, anche con strategie di controllo chimico. Capire esattamente come si sentono le piante ed eliminare i patogeni can It ci consente di progettare strategie di controllo genetico ottimizzando il loro sistema immunitario”.

monitoraggio del lavoro

Il team ha studiato il microbo simile a un fungo Phytophthora infestans, che causa la peronospora della patata, la malattia responsabile della carestia irlandese delle patate. Normalmente, è difficile studiare cosa succede all’interno di una cellula vegetale quando invade il Plasmodium anopheles, perché la cellula risponde rapidamente provocandone la morte, con l’obiettivo di far morire di fame i patogeni di sostanze nutritive.

I ricercatori sono stati in grado di creare una variante della NLR che non ha risposto immediatamente morte cellulare, ma ha lasciato intatte le parti precedenti della risposta immunitaria, consentendo loro di studiare le interazioni cellulari utilizzando la microscopia ad alta potenza. Hanno attaccato tag fluorescenti a una serie di NLR e hanno guardato cosa è successo.

Quando agenti patogeni fungini come P. infestans invadono, formano strutture di infezione specializzate creando estensioni di se stessi che si inseriscono nella cellula vegetale. Intorno a queste estensioni, le cellule creano una membrana sfocata chiamata membrana extra-esauribile (EHM).

Il team ha scoperto che un tipo di cluster NLR nell’EHM, intorno al luogo in cui l’agente patogeno rilascia le sue proteine ​​effettrici. Poiché l’EHM si forma solo una volta iniziata l’invasione, i NLR devono aver viaggiato verso il sito da una delle altre parti della cellula, indicando che non sono persistenti e possono viaggiare verso siti sospetti di infezione.

Indagine sulla resistenza alle malattie

Dopo aver rilevato gli effettori dell’agente patogeno, il team ha notato che gli NLR hanno cambiato nuovamente la loro organizzazione, formando “punti” – punti luminosi distinti che si diffondono alla periferia della cellula, come si vede al microscopio confocale.

Basandosi sul lavoro precedente, il team ritiene che questi punti luminosi siano macchine molecolari chiamate resistosomi, che si raccolgono sulla membrana plasmatica della cellula vegetale e sono note per uccidere intenzionalmente la pianta. cellule Per morire di fame ed eliminare il parassita invasore.

Il team non vede l’ora di studiare il meccanismo in modo più dettagliato, per scoprire esattamente come i NLR si traslocano nell’EHM e come la relazione tra l’accumulo e il rilascio dei recettori nell’EHM contribuisce alla resistenza alle malattie.

Queste ulteriori informazioni potrebbero aiutare a selezionare piante con una maggiore resistenza naturale alla riproduzione di tipi di colture più resistenti e potrebbero anche consentire ai ricercatori di progettare più NLR, creando varietà più resistenti alle malattie.