25 april 2018

Kemiska vapen används i kapprustningen mellan växter och virus

Artikel från Sveriges lantbruksuniversitet, SLU

Den här artikeln bygger på ett pressmeddelande. Läs om hur redaktionen jobbar.

Svampar, bakterier och virus som angriper grödor har varit ett gissel för bönder i alla tider. En bred repertoar av molekylära vapen förekommer mot växten. Detta utnyttjar vi för att förädla fram resistenta grödor. Vi lär oss genom att studera angriparens vapen och designa moteld genom att manipulera växten.

Celler hos så skilda livsformer som jäst, människor och växter använder två huvudsakliga nedbrytningssystem för att bli av med oönskade proteiner och avfallsprodukter från cellmaskineriet.

Två sätt att slåss
Det ena består av proteasomer, som framförallt är nedbrytningsplatser för enskilda felveckade och kortlivade reglerande proteiner. Proteasomerna är livsnödvändiga för styrningen av växters tillväxt och utveckling, men de är dessutom en viktig del av immunförsvaret genom förmågan att bryta ned främmande proteiner. Det är väl känt att flera bakterier och andra sjukdomsframkallande organismer har utvecklat särskilda vapen som hämmar proteasomernas funktion, och därmed bereder väg för fortsatt infektion.

Som modellväxt användes backtrav, en klassisk art i den växtgenetiska forskningen.

I det andra systemet, autofagi, används specialiserade blåsor för att transportera cellinnehåll till cellulära nedbrytningsorgan som bryter ned och återvinner cellinnehåll. Det Daniel Hofius forskargrupp nu visar är att autofagi har en liknande roll i växters immunförsvar och att det finns bakterier som har utvecklat sätt att ”kapa” autofagin för att slå ut proteasomer, och därmed bana väg för allvarliga sjukdomsangrepp på växter.

Kapprustning genom växtförädling
– Den här upptäckten är ett bra exempel på den ständigt pågående evolutionära kapprustningen mellan växter och deras patogener. De försvarsvapen som växterna utvecklar som skydd mot sjukdom övervinns förr eller senare av en eller annan patogen, och vi har hittat ett exempel där vapnen vänds emot växten själv, säger Suayib Üstün, som är postdoktor vid SLU och artikelns huvudförfattare.

– Vi ser de här nya kunskaperna om samspelet mellan autofagi och proteasomer i växternas immunförsvar som ett viktigt framsteg, säger Daniel Hofius, som är professor vid SLU:s institution för växtbiologi. Vi har identifierat de ”målproteiner” som bakterien riktar in sig på för att manipulera autofagisystemet vid infektion, och denna kunskap ger oss stora möjligheter att förädla fram grödor med bättre motståndskraft mot sjukdomar som orsakas av såväl bakterier som andra smittämnen.

– Att stärka växternas proteasomfunktion kan vara en helt ny och alternativ strategi vid förädling av grödor med större patogentolerans, understryker Suayib Üstün.

Pseudomonas-infekterade plantor där autofagiska vesiklar märkts med grön fluorescens (Foto: Suayib Üstün)