Паразитические сорняки представляют серьезную угрозу для сельского хозяйства, особенно в регионах с нестабильной продовольственной безопасностью. Эти растения-вампиры буквально высасывают питательные вещества из культурных растений, что приводит к катастрофическим последствиям для урожая. Особенно остро проблема стоит в странах Африки к югу от Сахары и некоторых частях Азии, где целые поля риса и сорго могут быть полностью уничтожены. У фермеров практически нет эффективных средств борьбы с этими паразитами, но новое исследование может изменить ситуацию.
Группа ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR) опубликовала в журнале Science результаты исследования, которые могут стать настоящим прорывом в борьбе с паразитическими сорняками. В центре внимания исследователей оказались гормоны под названием стриголактоны. «Эти сорняки ждут сигнала, чтобы проснуться. Мы можем дать им этот сигнал в неподходящее время», — объясняет суть открытия один из участников исследования.
Стриголактоны выполняют двойную функцию в жизни растений. Внутри растения они контролируют рост и реакцию на стресс, а снаружи — что необычно для растительных гормонов — они выделяются в почву. Культурные растения используют стриголактоны для привлечения полезных грибов к своим корням, образуя с ними симбиотические отношения. Однако паразитические сорняки научились перехватывать эти сигналы и использовать их как приглашение к вторжению. Когда сорняки обнаруживают стриголактоны, они прорастают и прикрепляются к корням культурных растений.
Дэвид Нельсон, биолог из UCR и соавтор исследования, вместе с коллегами Янран Ли (ранее работавшей в UCR, а теперь в Калифорнийском университете в Сан-Диего) и Джулией Бейли-Серрес, выдающимся профессором и генетиком из UCR, возглавившей исследование, предложили хитрую стратегию. Их идея заключается в том, чтобы обмануть сорняки, заставив их прорастать, когда поблизости нет растений-хозяев, что приведет к их гибели — своего рода «самоубийству».
Для реализации этой стратегии исследователи разработали систему с использованием бактерий и дрожжей. Они модифицировали клетки E. coli и дрожжей, превратив их в химические фабрики, способные воспроизводить биологические этапы производства стриголактонов. В ходе исследования ученые также идентифицировали метаболическую точку ветвления, которая может быть ключевой в эволюции этих гормонов.
Потенциальные применения этого открытия выходят далеко за рамки сельского хозяйства. Помимо того, что эта стратегия может стать «переломным моментом» для фермеров, борющихся с паразитическими сорняками, стриголактоны могут найти применение в медицине как противораковые или противовирусные агенты. Кроме того, они могут сыграть роль в борьбе с болезнью цитрусовых в Флориде, известной как «озеленение цитрусовых».
В настоящее время исследователи продолжают тестировать, насколько эффективно эта стратегия будет работать в реальных полевых условиях. Они также работают над тем, чтобы точно настроить химический сигнал для повышения его эффективности. Если испытания пройдут успешно, миллионы фермеров в развивающихся странах получат мощный инструмент для защиты своих посевов от разрушительного воздействия паразитических сорняков.
Изображение носит иллюстративный характер
Группа ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR) опубликовала в журнале Science результаты исследования, которые могут стать настоящим прорывом в борьбе с паразитическими сорняками. В центре внимания исследователей оказались гормоны под названием стриголактоны. «Эти сорняки ждут сигнала, чтобы проснуться. Мы можем дать им этот сигнал в неподходящее время», — объясняет суть открытия один из участников исследования.
Стриголактоны выполняют двойную функцию в жизни растений. Внутри растения они контролируют рост и реакцию на стресс, а снаружи — что необычно для растительных гормонов — они выделяются в почву. Культурные растения используют стриголактоны для привлечения полезных грибов к своим корням, образуя с ними симбиотические отношения. Однако паразитические сорняки научились перехватывать эти сигналы и использовать их как приглашение к вторжению. Когда сорняки обнаруживают стриголактоны, они прорастают и прикрепляются к корням культурных растений.
Дэвид Нельсон, биолог из UCR и соавтор исследования, вместе с коллегами Янран Ли (ранее работавшей в UCR, а теперь в Калифорнийском университете в Сан-Диего) и Джулией Бейли-Серрес, выдающимся профессором и генетиком из UCR, возглавившей исследование, предложили хитрую стратегию. Их идея заключается в том, чтобы обмануть сорняки, заставив их прорастать, когда поблизости нет растений-хозяев, что приведет к их гибели — своего рода «самоубийству».
Для реализации этой стратегии исследователи разработали систему с использованием бактерий и дрожжей. Они модифицировали клетки E. coli и дрожжей, превратив их в химические фабрики, способные воспроизводить биологические этапы производства стриголактонов. В ходе исследования ученые также идентифицировали метаболическую точку ветвления, которая может быть ключевой в эволюции этих гормонов.
Потенциальные применения этого открытия выходят далеко за рамки сельского хозяйства. Помимо того, что эта стратегия может стать «переломным моментом» для фермеров, борющихся с паразитическими сорняками, стриголактоны могут найти применение в медицине как противораковые или противовирусные агенты. Кроме того, они могут сыграть роль в борьбе с болезнью цитрусовых в Флориде, известной как «озеленение цитрусовых».
В настоящее время исследователи продолжают тестировать, насколько эффективно эта стратегия будет работать в реальных полевых условиях. Они также работают над тем, чтобы точно настроить химический сигнал для повышения его эффективности. Если испытания пройдут успешно, миллионы фермеров в развивающихся странах получат мощный инструмент для защиты своих посевов от разрушительного воздействия паразитических сорняков.
