Informace organizace BIOTRIN

Obilniny jsou díky své nenáročnosti a vysokým výnosům nejrozšířenější skupinou pěstovaných plodin. Ztráty způsobené rostlinnými patogeny tedy představují reálné ohrožení stabilní produkce potravin. Vědcům ze Sainsbury Laboratory v britském Norwichi se nově povedlo identifikovat geny, kterými se ječmen dokáže bránit proti plísním napadajícím jiné obilniny, jako je například pšenice.

Rostliny jsou pravidelně vystavovány působení různých patogenů, kterým se musí bránit pomocí svého imunitního systému. Ten můžeme rozdělit na dvě složky – pasivní systém zajištěný kutikulou a buněčnou stěnou, které zabraňují vstupu patogenů do buněk, a aktivní systém zahrnující produkci reaktivních forem kyslíku, sekundárních metabolitů s antimikrobiálním účinkem, či aktivní ukládání ligninu do buněčné stěny. Ke spuštění aktivní obrany musí být patogen nejprve rozpoznán, obvykle pomocí specifických membránových a vnitrobuněčných receptorů. A právě tyto receptory se ocitly pod hledáčkem vědců ze Sainsbury Laboratory.

Konkrétně se jedná o NLR receptory (z angl. nucleotie-binding leucin rich repeat), což jsou komplexní, sekvenčně i strukturně rozmanité, vnitrobuněčné proteiny, které rozpoznávají tzv. efektory patogenů. Ty mají za úkol potlačit imunitu rostlin a zároveň usnadnit získávání živin nezbytných k dalšímu množení. Rozpoznání efektorů NLR receptory může být jak přímé, tedy založené na fyzickém kontaktu receptoru s efektorem, tak nepřímé, kdy NLR monitorují specifické proteiny rostlin a v případě jejich modifikace spouštějí aktivní imunitní reakci. Několik takovýchto receptorů je v ječmeni kódováno na lokusu Mla, který zajišťuje rezistenci ječmene vůči specializovanému padlí (Blumeria graminis forma specialis hordei).

Nový výzkum publikovaný v Nature Communications však ukázal, že součástí lokusu je také gen rps7, který je spolu s geny rps6 a rps8 zodpovědný za rezistenci ječmene vůči formě rzi plevové, která napadá především pšenici (Puccinia striiformis forma specialis tritici). Jeden lokus tak zodpovídá za rezistenci minimálně ke dvěma různým patogenům. Toto nově popsané genetické propojení rezistence je nutné brát v potaz především při zavádění genetických modifikací, aby nedošlo k nechtěnému vyřazení genů chránících rostliny proti nespecializovaným patogenům.

Zdroje:

• https://eagri.cz/public/web/mze/zemedelstvi/rostlinna-vyroba/ (citováno ke dni 22.3.2022)
• Bettgenhaeuser, J., Hernández-Pinzón, I., Dawson, A.M. et al. The barley immune receptor Mla recognizes multiple pathogens and contributes to host range dynamics. Nat Commun 12, 6915 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-27288-3

Zdroj: BIOTRIN

Foto: Shutterstock