Naukowcy z SGGW uczestniczą w wyjaśnieniu podstaw innowacyjnej metody ochrony roślin przed nicieniami

Dzięki badaniom doktora Sławomira Janakowskiego i doktora Mirosława Sobczaka z Katedry Botaniki Instytutu Biologii Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego łatwiej będzie wyhodować odmiany roślin uprawnych odpornych lub tolerancyjnych na porażenie nicieniami pasożytniczymi.

Dr inż. Sławomir Janakowski i dr inż. Mirosław Sobczak są współautorami publikacji „The genome and lifestage-specific transcriptomes of a plant-parasitic nematode and its host reveal susceptibility genes involved in trans-kingdom synthesis of vitamin B5”, która ukazała się w renomowanym czasopiśmie “Nature Communications” (2022, 13, 6190; IF = 14,919, 200 pkt na liście MEiN). Publikacja jest wynikiem wieloletniej współpracy z naukowcami z University of Bonn, Wageningen University, University of Cambridge, INRAE, University of California Davies i innymi wiodącymi jednostkami badawczymi z dziedziny nematologii rolniczej.

Szacuje się, że w skali świata roczne straty w produkcji roślinnej powodowane przez nicienie pasożytnicze wynoszą do 25% plonu i wyceniane są na więcej niż 80 mld dolarów USA. Głównymi przyczynami tych strat są, trudne do zwalczania, obligatoryjnie biotroficzne osiadłe nicienie cystowe, czyli grupa pasożytów, która żyje i żeruje w tkankach korzeni roślin żywiciela/gospodarza.

Artykuł przedstawia innowacyjne podejście do sposobu ochrony roślin porażanych przez pasożytnicze nicienie i skupia się na nowych aspektach interakcji biotroficznej pomiędzy rośliną a pasożytem wynikających z analizy szlaków metabolicznych, które są niekompletne u pasożyta, ale są uzupełniane przez metabolizm żywiciela.

Wykorzystując podejścia bioinformatyczne, genetyczne i biochemiczne, wytypowano szlak biosyntezy witaminy B5 (kwas pantotenowy) i wykazano jego wysoce nietypowe uzupełnienie przez pasożytnicze nicienie. Co ważne, wyciszenie genów tego szlaku kodowanych w roślinie, albo kodowanych w DNA nicieni, efektywnie blokuje pasożytnictwo i rozwój nicienia. Powyższe podejście zastosowane obecnie wobec nicieni tworzących cysty, zostanie w przyszłości wykorzystane jako platforma do dalszych badań innych grup nicieni pasożytniczych oraz poszerzenia naszej wiedzy o podstawach mechanizmów ewolucji pasożytnictwa nicieni na roślinach.

Rys. Schematic representation of the life cycle of H. schachtii infecting A. thaliana, highlighting the 7 stages sampled in this study. For each stage, the average number of trimmed RNAseq read pairs per replicate is shown, with the proportion of reads mapping to either parasite or host in parentheses.

Zastosowana metodyka badań kompleksowej, w roślinie i pasożycie, analizy szlaków metabolicznych i zróżnicowanej ekspresji warunkujących je genów stanowi nowe podejście do identyfikacji tzw. genów podatności na nicienie, których wyciszenie lub nadekspresja może prowadzić do otrzymania odmian roślin uprawnych trwale odpornych lub tolerancyjnych na porażenie nicieniami pasożytniczymi.

LINK DO ARTYKUŁU:  https://www.nature.com/articles/s41467-022-33769-w