Ученые выяснили, что ферменты могут обеспечить устойчивость бананов к болезням

Бананы — важная культура во всем мире, но различные болезни, в частности фузариозное увядание бананов, вызываемое Fusarium oxysporum, снижают их урожайность. Традиционные методы борьбы, включая применение химических пестицидов, сопряжены с экологическими рисками и не всегда эффективны.

Дикие родственники бананов, обладающие большим генетическим разнообразием и более высокой концентрацией защитных соединений, могут быть потенциальным решением проблемы.

Ученые Китайской академии наук проводят исследования генетических механизмов, лежащих в основе устойчивости бананов к возбудителям болезней.

Известно, что фитоалексины играют огромную роль в защите растений. Фитоалексин – это фенольное соединение, образующееся как ответная реакция на поражение возбудителем.

Для изучения биосинтеза фитоалексинов фенилфеналенона (PhPN) был собран геном Musella lasiocarpa – китайского карликового банана, дикого близкого родственника банана. В ходе исследования с помощью филогенетического и ферментативного анализов in vitro были выявлены три новых фермента – О-метилтрансферазы (ОМТ): Ml01G0494, Ml04G2958 и Ml08G0855, участвующие в усилении противогрибковых фитоалексинов в отношение Fusarium oxysporum.

Было обнаружено, что Ml08G0855 является многофункциональным ферментом, воздействующим на несколько гидроксильных групп в структурах PhPN. Исследование также показало, что метилирование PhPNs значительно усиливает их противогрибковые свойства, предоставляя потенциальный генетический ресурс для повышения устойчивости бананов к болезням путем молекулярной селекции.

Результаты исследования позволяют понять генетическую основу устойчивости бананов и закладывают основу для дальнейших исследований роли фитоалексинов во взаимодействии растений и патогенов. Используя знания о биосинтезе фенилфеналеноновых фитоалексинов, ученые смогут вывести более устойчивые сорта бананов, обеспечивая повышение урожайности в условиях растущих сельскохозяйственных трудностей, и снизить воздействие на окружающую среду пестицидов.

Изучение воздействия химических веществ на растения помогает в решении многих экологических и сельскохозяйственных вопросов. Во Всероссийском центре карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») применяют новые подходы в научных исследованиях. В настоящее время проводятся научные работы по поиску и изучению биологически активных веществ, которые имеют высокую эффективность и могут стать заменой химическим препаратам.

Источник: Wanli Zhao et al, Characterization of O-methyltransferases in the biosynthesis of phenylphenalenone phytoalexins based on the telomere-to-telomere gapless genome of Musella lasiocarpa, Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae042.