E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Zbraně původců rostlinných chorob

Mohlo by se zdát, že rostliny jsou proti jakýmkoli chorobám a patogenům úplně bezbranné kvůli přisedlému způsobu života, ale opak je pravdou. Patogenním organismům jsou celé populace rostlin vystaveny neustále, ale pouze malá část z nich chorobě podlehne, protože rostliny se neustále aktivně brání napadení a vzniku choroby. Jak jejich obrana vypadá a nacházejí paraziti způsoby, jak ji obejít? Biochemici z naší fakulty si posvítili na případ řepky olejky a choroby, která ji hojně napadá napříč Evropou a Austrálií.

Rostlinné obranné mechanismy, které se vyvinuly během neustálého evolučního soupeření s původci chorob, se skládají z několika vrstev. Při prvním kontaktu patogenu s rostlinnou buňkou jsou rozpoznány specifické části molekul, nacházející se na povrchu nebo uvnitř buněk patogenů. Prostřednictvím fytohormonální signalizace pak napadená rostlina aktivuje obranné mechanismy. Mezi takové reakce patří zesilování buněčných stěn, což patogenu komplikuje pronikání do rostlinných buněk, nebo produkce toxických látek a reaktivních forem kyslíku. Ty patogen přímo zabíjejí nebo zastavují jeho růst. Rozpoznávaným motivem bývá například protein bakteriálního bičíku flagelin nebo bakteriální protein Ef-Tu potřebný pro replikaci DNA.

Patogeny byly ale ve vzájemném závodu ve zbrojení nuceny překonat obranu rostlin a pro tento účel vyvinuly zbraň – efektory. To jsou malé proteiny, které původci chorob vylučují do mezibuněčných prostor nebo přímo do cytoplasmy hostitele. V hostitelské buňce tyto proteiny brání správné funkci obranných mechanismů. Na vznik efektorů rostliny reagovaly vytvořením druhé obranné vrstvy, tedy specializovaných buněčných receptorů, které rozeznávají efektory.

Mycelium patogenní houby Leptosphaeria maculans  kultivované in vitro 2 dny (Foto Krutinová, H., 2016)

Vědci z Laboratoře patofyziologie rostlin Ústavu experimentální botaniky AV ČR ve spolupráci s Katedrou biochemie Přírodovědecké fakulty se věnují výzkumu konkrétních efektorů z patogenní houby Leptosphaeria maculans. Tato houba způsobuje chorobu řepky olejky zvanou fómové černání stonků a v současnosti je nejvýznamnějším patogenem řepky v Evropě a Austrálii. Zatím poslední z charakterizovaných efektorů nese označení AvrLm4-7.

Za použití dvou izolátů houby L. maculans, které jsou geneticky téměř stejné, ale liší se ve schopnosti produkovat protein AvrLm4-7, bylo zjištěno, že zmíněný protein významně přispívá k agresivitě tohoto patogenu. Pokusné rostliny byly rozděleny do dvou skupin, z nichž jedna byla infikována izolátem s funkční alelou genu AvrLm4-7 a druhá izolátem s nefunkční alelou. Po třinácti dnech infekce byly porovnány příznaky choroby obou skupin. Nekrotizovaná plocha listů byla o 40 % vyšší u rostlin infikovaných houbou produkující efektor.

Pro zjištění příčiny vyšší závažnosti příznaků byly u těchto dvou skupin rostlin porovnány spouštěné obranné reakce. U rostlin napadených izolátem disponujícím efektorem AvrLm4-7 bylo zpozorováno potlačení aktivity specifických signálních drah zprostředkovaných fytohormony kyselinou salicylovou a etylenem, které rostlině slouží k rozpoznání nebezpečí a aktivaci obranných mechanismů. Jedním z těchto mechanismů je zvýšení produkce reaktivních forem kyslíku v napadeném pletivu. U rostlin napadených agresivnějším izolátem byla tato produkce významně snížena.

Protein AvrLm4-7 tedy houba Leptosphaeria maculans využívá ke zmatení rostlinné hormonální signalizace a tím snižuje možnost rostliny zasáhnout. To, zda je pozorované snížení produkce reaktivních forem kyslíku důsledkem deaktivace rostlinné signalizace nebo zda je efektor zapojen ještě jiným způsobem, je předmětem dalšího výzkumu. Tato i navazující studie nám umožní lépe pochopit vztah rostlin a jejich patogenů a do budoucna si snad například lépe poradit s chorobami napadajícími hospodářské plodiny.

Nováková, M., Šašek, V., Trdá, L., Krutinová, H., Mongin, T., Valentová, O., Balesdent, M.-H., Rouxel, T., and Burketová, L. (2015) Leptosphaeria maculans effector AvrLm4-7 affects salicylic acid (SA) and ethylene (ET) signalling and hydrogen peroxide (H2O2) accumulation in Brassica napus. Mol. plant. pathol. DOI:10.1111/mpp.12332

Hana Krutinová

 

 

Publikováno: Pátek 29.07.2016 12:20

Akce dokumentů