24 мая 2023, 20:00 Виталина Власова

«Сладкие» белки помогают чесноку защититься от грибной инфекции

Генетика
Молекулярная биология
Физиология растений

Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН определили, что в геноме чеснока содержится 27 генов, кодирующих белки семейства SWEET. Эти молекулы участвуют в развитии растений и их адаптации к стрессу, поскольку обеспечивают транспорт сахаров — важнейших источников энергии, между органами. Авторы также обнаружили, что некоторые из последовательностей, кодирующих белки SWEET, активируются в растениях чеснока при грибных инфекциях. Это указывает на то, что данные гены помогают растению защищаться от патогенов, а значит, их можно использовать при выведении устойчивых к инфекциям сортов чеснока.

«Сладкие» белки помогают чесноку защититься от грибной инфекции
Источник: Пресс-служба ФИЦ Биотехнологии РАН

Растения на свету синтезируют углевод глюкозу, из которой впоследствии образуются фруктоза, сахароза и крахмал. Эти молекулы не накапливаются в листьях, а обычно переносятся в запасающие структуры или те органы, которые больше всего нуждаются в энергии: цветки, плоды, корни, семена. На сегодняшний день ученым известно три семейства белков, которые транспортируют сахара по растению. Одно из них — семейство SWEET — переносит большое количество разнообразных углеводов, которые необходимы для цветения и роста растений, защите от патогенов, а также адаптации к засухе, высоким и низким температурам.

Ученые Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН определили гены, кодирующие белки семейства SWEET у чеснока. Благодаря большому количеству ароматических и биологически активных соединений, чеснок используется в качестве приправы, а также для профилактики некоторых инфекций. Кроме того, зубчики чеснока накапливают углеводы, которые переносятся туда из листьев и составляют более 75% сухой массы. Это указывает на то, что растение имеет хорошо развитую систему транспорта углеводов, однако у чеснока она до сих пор оставалась не изученной.

Авторы исследовали геном чеснока и нашли в нем 27 последовательностей, соответствующих известным у других растений генам SWEET. Используя биоинформатические программы, ученые подтвердили, что все белки, кодируемые обнаруженными генами, участвуют в транспорте сахаров и сходны с белками SWEET у томата и арабидопсиса — хорошо изученных модельных растений.

Анализ последовательностей ДНК также показал, что гены SWEET чеснока содержат участки, чувствительные к фитогормонам этилену, салициловой и абсцизовой кислотам. Эти вещества вырабатываются растениями в ответ на стресс, например, при засухе, низких и высоких температурах, а также грибных заражениях.

Чтобы определить, какие из 27 выявленных последовательностей участвуют в защите чеснока от грибных инфекций, авторы сравнили активность этих генов у растений двух сортов. Первый был устойчив к заражению грибом (Fusarium proliferatum — возбудитель фузариозной гнили), а у второго — чувствительного — в присутствии патогена развивалась инфекция, вызывающая гниль корней и луковицы. Оказалось, что в ответ на воздействие грибного патогена у обоих сортов повышается активность шести генов SWEET. При этом у устойчивого сорта три из них были в 150 раз активнее, чем в случае, когда растению ничего не угрожало. 

Результаты указывают на то, что работа изученных генов может снижать чувствительность растения к грибным заболеваниям, а потому они могут использоваться при селекции новых устойчивых сортов чеснока.

Публикации из новости

Читайте также

Нестандартные теломеры насекомых помогут понять механизмы старения
Биологи выявили, что у насекомых теломеры, находящиеся на концах хромосом и защищающие их от разрушения, — крайне разнообразны в отличие от большинства других групп живых организмов. Обычно основу теломер составляют простые повторяющиеся кусочки ДНК, так называемые мотивы, каждый длиной в 5-7 нуклеотидов — «кирпичиков» теломер. Ученые обнаружили, что теломерные мотивы пчел, ос и наездников могут иметь от 1 до 11 нуклеотидов, а у мух нуклеотидов в 10-30 раз больше. Учитывая, что изменения, которые происходят с теломерами в течение жизни, часто связывают со старением, новые данные позволят лучше понять механизмы этого процесса.
Генетика
Зоология беспозвоночных
Молекулярная биология
7 сентября 2023
Найдены общие для людей, мышей и крыс гены, связанные с депрессией
Это позволяет надеяться, что результаты испытаний новых препаратов против заболевания на животных будут воспроизводимы и на людях
Генетика
Молекулярная биология
Нейробиология
20 января 2023
Раскрыт принципиально новый механизм хранения информации в ДНК
Эксперименты российского ученого показали, что для этого даже не обязательна комплементарность цепочек нуклеиновой кислоты — достаточно относительно слабых взаимодействий между ними
Генетика
Молекулярная биология
Молекулярное моделирование
19 января 2023
Биологи выяснили, почему после химиотерапии может возникать новая опухоль
Определенные лекарства могут приводить к переносам участков одной хромосомы на другую, что вызывает развитие других онкозаболеваний
Генетика
Молекулярная биология
12 января 2023
Химики дали рекомендации по применению нанопорового секвенирования
Этот метод набирает популярность и имеет ряд преимуществ перед традиционным секвенированием, например, позволяет прочитать большие нуклеотидные цепочки
Генетика
Молекулярная биология
Новые методики
23 ноября 2022
Ученые выяснили, как ВИЧ может способствовать развитию лимфом
Один белок вируса влияет на сотни генов и таким образом вызывает злокачественное перерождение
Вирусология
Генетика
Молекулярная биология
18 октября 2022