Научный взгляд: альтернативой пестицидам станут метаболиты почвенного гриба

Нематоды наносят ущерб урожаю сельскохозяйственных культур. Для борьбы с нематодами используют химические пестициды, которые потенциально опасны для почвы и водных ресурсов. Для устойчивого развития сельского хозяйства необходимы альтернативные варианты защиты растений.

Mortierella alpina в основном встречается в почве умеренных и прохладных регионов, и в процессе жизнедеятельности синтезирует молекулы — мальпинины.

В рамках исследования ученые изучали влияние мальпининов на модельные нематоды. Чтобы проследить, как молекулы ведут себя в нематодах, были использованы такие методы визуализации, как флуоресцентная микроскопия и рамановская спектроскопия.

Ученые установили, что мальпинины накапливаются именно в пищеварительном тракте нематод. Однако нематоды не погибали сразу, а переставали питаться. В итоге это привело к медленной, но эффективной борьбе с вредителями.

Решающее значение в борьбе с нематодами играет наличие в составе мальпининов аминокислоты дегидробутирина. Дегидробутирин имеет реактивную двойную связь и поэтому может вступать в реакцию с молекулами, которые необходимы для работы кишечника нематод. Такие реакции нарушают важные ферментативные процессы в пищеварительном тракте вредителей и структуру мембраны.

Эксперименты показали, что варианты мальпининов, в которых аминокислота была заменена на менее реакционноспособную структуру, полностью утратили свое действие. Исследователи предполагают, что уникальная структура мальпининов позволяет им проникать в организм нематод и оказывать там целенаправленное воздействие.

Результаты исследования будут способствовать развитию устойчивого сельского хозяйства. Химические пестициды всегда представляют определенный риск для окружающей среды и здоровья. Альтернативы природного происхождения, такие как мальпинины, могут стать экологически чистыми решениями.

Одним из эффективных средств борьбы с фитопатогенами и альтернативой химическим пестицидам является использование микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности в качестве биозащиты. Во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят исследования по поиску и оценке различных микроорганизмов в качестве агентов биологической борьбы. Ряд грибов и бактерий оказывают негативное воздействие на рост и развитие карантинных вредных организмов, что может лечь в основу создания новых биопрепаратов.

Источник: Hannah Büttner et al, Beneficial Soil Fungus Kills Predatory Nematodes with Dehydropeptides Translocating into the Animal Gut, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c12989