Великий голод в Ирландии унес жизни около миллиона человек и вынудил более миллиона человек эмигрировать. Это началось в 1845 году с неурожая картофеля в этом и последующих годах из-за фитофтороза, вызванного оомицетом под названием Phytophthora infestans.
Он быстро убивает зараженное растение и портит клубни картофеля.«Этот патогенный организм производит цитолизин, настоящий токсин-убийцу», — говорит доктор Изабель Альберт из Центра молекулярной биологии растений Тюбингена. Цель организма — убить растительные клетки, чтобы они могли питаться мертвой тканью ». С этой целью цитолизин пробивает мембрану растительной клетки, повреждая ее без возможности восстановления.
Пораженные клетки погибают.Альберт объясняет, что Phytophthora infestans — не единственный патоген, использующий эту тактику.
То же самое делает Pectobacterium carotovorum, который в первую очередь поражает корни; это также предпочтительный способ поражения грибком Botrytis, который губит урожай фруктов и овощей. До сих пор не понималось, почему эти цитолизины серьезно повреждают одни виды растений, не влияя на другие. «Например, клетки всех видов злаков не разрушаются токсином, — говорит Альберт, — поэтому такие патогены, как фитофтороз картофеля, не наносят вреда злакам».Теперь исследователи показали, что чувствительность к цитолизину зависит от рецептора в растительной клетке, который значительно отличается у разных типов растений.
В обоих случаях это молекулярная цепочка из остатков сахара и жиров, но у растений, таких как картофель и помидоры, цепь короткая, а у злаков гораздо более длинная цепочка молекул. «Этот более длинный рецептор, по-видимому, означает, что цитолизин может связываться с рецептором пшеницы или ячменя, но не может достигать клеточной мембраны — и, следовательно, не может иметь своего смертельного эффекта», — сообщает Альберт.Как объяснил профессор Торстен Нюрнбергер, возглавлявший исследование, характеристики различных рецепторов токсинов предлагают важное потенциальное применение: «Растения, которые чувствительны к цитолизину из-за своего рецептора, включают множество сорняков».
Это открывает возможность разработки природного гербицида на основе микробного токсина, который будет действовать очень избирательно — и, следовательно, более экологически безопасным способом, чем обычные гербициды сегодня, такие как глифосат.Еще одна перспектива, возникшая в результате исследования, сказал Нюрнбергер, — это разработка новых видов биологических химикатов для защиты растений.
Он говорит, что вполне возможно, что специальные молекулы сахара могут быть использованы для блокирования токсина цитолизина, предотвращая его стыковку с уязвимыми клетками растений. По словам Нюрнбергера, это может обеспечить эффективную защиту от нападения ряда смертельных болезней растений.