真菌感染症に対する植物防御の鍵となるメカニズム

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Anonim

毎年、菌類感染症は、世界の5大作物(米、小麦、トウモロコシ、大豆、ジャガイモ)のうち少なくとも6億5, 000万トンを撲滅します。 菌類は現場での問題だけでなく、収穫後のサプライチェーン段階で大きな損失を生みます。 また、いくつかの真菌は、ヒトおよび動物の両方において疾患および死を引き起こし得る物質であるマイコトキシンを産生することに留意すべきである。 農家は真菌感染症を治療するために殺菌剤を使用していますが、これらは必ずしも100%効果的ではなく、さらに消費者は無農薬製品を求めています。

人間と同様に、植物は病原体から身を守るための防衛戦略を開発しています。 現在、スペインの農業ゲノミクス研究センター(CRAG)の研究チームは、SUMOylationによる植物のタンパク質活性の調節が、真菌感染に対する植物の耐性にとって重要であることを見出しました。

Molecular Plant に掲載されたばかりの研究は、CRAGの2人のCSIC研究者(タンパク質規制の専門家Maria Lois)と病原体感染に対する植物免疫応答の専門家MaríaCocaの協力の結果である。 マリア・ロイス氏は、「この研究の結果は、真菌感染に対する作物保護のための新しい戦略を開発するために使用されるだろう」と述べている。

SUMOylation:研究が難しい

他の細胞タンパク質に結合するSUMOタンパク質(SUMOylation)は、多くの細胞機能にとって重要なプロセスです。 例えば、動物では、いくつかの癌および神経変性疾患がSUMO化の欠陥と関連している。 植物において、SUMOコンジュゲーションは、植物の発生および環境ストレスに対する応答を調節することが知られている。

しかし、今まで、SUMO化は完全な阻害が種子段階で植物死を引き起こすため、研究が困難であった。 これらの制限を克服するために、Maria Loisの研究グループは、SUMO化を部分的に抑制する新しいツールを開発しており、植物は正常に発達することができます。 遺伝子工学技術を用いて、CRAG研究者は、SUMO化を部分的に阻害する小さなタンパク質断片を導入した。

真菌感染により影響を受けやすい植物

この新しいアプローチを用いて、CRAGの研究チームは、SUMOylationが損なわれた植物が、Botrytis cinereaおよびPlectosphaerella cucumerinaによる壊死性真菌感染に対する感受性を増加させることを示した。 ボトリチス・シネレア(Botrytis cinerea)は、植物の多くの種に感染する地理的に広範な菌類であり、ワインブドウでは腐敗と腐敗の両方を引き起こし、ワインに影響を及ぼすため、葡萄栽培者にとってはよく知られていますPlectosphaerella cucumerinaは研究のモデルですが、メロンなどの野菜作物の重要な病原体でもあります」とCRAGのMaria CocaのCSIC研究員は説明しています。

さらに、真菌感染の直後に、感染植物においてタンパク質SUMO化が減少することを研究者らは観察した。 この観察は、壊死菌が病原性の機序としてタンパク質SUMO化を減少させることを示唆した。 したがって、この研究は、病原性真菌に対する作物保護のための新規な戦略の開発のため、ならびにより特異的な殺菌剤の開発のための新たな機会を開拓する。

この研究では、SUMO化を部分的に阻害する戦略が重要であるが、さらなる応用が考えられる。 「この新しい手法は、SUMOylationによって制御されるプロセスをよりよく理解することを可能にし、最も重要なのは小麦などの遺伝的複雑性の高い植物であっても、農業的に重要な植物に容易に導入できるツールである」と説明している。 "我々はまだ発見すべき重要なSUMO化機能がたくさんあると信じており、この点で役立つ分子ツールを設計した"と同研究者は付け加えている。

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