Ученые раскрыли воровские уловки серой гнили

Исследователи из университета Калифорнии в Дэвисе раскрыли неожиданный механизм вредоносной работы грибка Botrytis cinerea, более известного как серая гниль. Именно этот патоген чаще всего появляется на клубнике, голубике, томатах, винограде и даже комнатных орхидеях, покрывая их характерным серым пушистым налетом. Новые данные показывают: грибок не просто заражает растения механически, а подстраивает стратегию атаки под конкретный вид культуры.

Работа основана сразу на двух исследованиях, опубликованных в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Ученые проанализировали, как разные растения реагируют на инфекцию, и обнаружили, что универсальной схемы защиты не существует. Даже близкородственные культуры включают совершенно разные биологические механизмы сопротивления.

Конидиеносцы гриба Botrytis cynerea (увеличение 16×) Источник: Ninjatacoshell/CC BY-SA 3.0|commons.wikimedia.org

Грибок «пробует» растение перед атакой

Руководитель проекта Дэн Клибенстайн пришел к выводу, что серый ботритис способен распознавать химические особенности растения-хозяина. По сути, патоген «считывает» защитные вещества и вкусовые сигналы культуры, после чего перестраивает собственную программу заражения. Для клубники гриб использует один набор генов, для томатов — другой.

Именно поэтому десятилетия селекции устойчивых сортов давали лишь ограниченный результат. Агрономы пытались создать универсальную защиту растений, тогда как сам гриб постоянно менял тактику в зависимости от жертвы.

Серая гниль на базилике Источник: https://commons.wikimedia.org/

По оценкам исследователей, серая гниль ежегодно уничтожает от 5% до 10% урожая фруктов и овощей. Под угрозой находятся виноградники, салаты, соя, ягоды и декоративные цветы.

Вместо «гонки вооружений» — попытка запутать гриб

Ученые предлагают сместить фокус исследований. Вместо бесконечного выведения новых устойчивых сортов они хотят выяснить, какие именно гены помогают грибку распознавать растение. Если этот механизм удастся нарушить химически или генетически, патоген может буквально «потерять ориентацию» и не суметь правильно начать инфекцию.

Такой подход потенциально позволит защищать сразу множество сельскохозяйственных культур, а не разрабатывать отдельную систему обороны для каждого растения.

Восприимчивость растений к B. cinerea показывает специфические для видов и отрядов закономерности. (А) Распределение дисперсий по линейной модели с несколькими хозяевами с использованием средних значений, полученных данных о площади поражения. Круговая диаграмма показывает процент общей дисперсии в области поражения, обусловленный филогенетическими уровнями хозяина (клада, отряд, вид и генотип), изолятом B. cinerea и их взаимодействиями. Эта модель количественно определяет вклад как хозяина, так и патогена в наблюдаемую вариабельность поражения по всему набору данных. (B) Тепловая карта, показывающая средние площади поражения методом наименьших квадратов, полученные в результате анализа на заражение 72 изолятами B. cinerea (столбцы) и 57 генотипами растений (строки). Каждая строка соответствует уникальному генотипу растения, за названиями которого следуют соответствующие виды. Все виды растений представлены четырьмя генотипами, за исключением арабидопсиса, который имеет один генотип (Col-0). Цветные боковые панели обозначают таксономические порядки растений; виды, помеченные знаком *, относятся к классу розоцветных, # обозначает астерид, а виды без маркировки относятся к группе суперастерид. Показатели поражения были стандартизированы по Z-баллам (центрированы и масштабированы) для каждого столбца (для каждого изолята), чтобы учесть вариабельность вирулентности изолятов. Источник: PNAS

Интересные факты

Botrytis cinerea известен не только как вредитель. В виноделии его используют для создания «благородной плесени», необходимой при производстве сладких вин вроде сотерна или токая.

«Благородная плесень» на ягодах винограда сорта рислинг.. Не стоит обольщаться. Если даже немного опоздать со сбором урожая, от него останется несъедобная серая масса. Источник: https://commons.wikimedia.org/

По данным фитопатологов, грибок поражает более 200 видов растений по всему миру.

Некоторые штаммы Botrytis уже выработали устойчивость к популярным фунгицидам, что делает поиск новых методов защиты особенно важным.

Botrytis cinerea — не совсем самостоятельная таксономическая единица, а анаморфная (бесполая) стадия гриба. Достигая «половой зрелости», серая гниль превращается в так называемую ботриотринию Фуккеля (Botryotinia fuckeliana).

Споры серой гнили способны распространяться по воздуху на километры и особенно быстро развиваются в тепле при высокой влажности.