Учёные раскрыли механизм, который не позволяет паразитическим растениям атаковать самих себя

Японские исследователи из Научно-технологического института Нары (NAIST) выяснили, как паразитические растения отличают свои собственные корни от корней растений-хозяев, что позволяет им избегать самоатаки. Это открытие может помочь в защите сельскохозяйственных культур от таких сорняков-паразитов, как стрига, ежегодно наносящих ущерб более чем на 1 миллиард долларов США (около 80 млрд рублей).

Поле, заражённое сорняком-паразитом стрига. Исследование проводилось на модельном растении Phtheirospermum japonicum. Автор: Сатоко Ёсида.

Паразитические растения атакуют хозяев с помощью специального органа — гаустория, который формируется под действием химических сигналов (факторов индукции гаустория, HIF). Поскольку эти сигналы на основе лигнина производят все растения, включая самих паразитов, оставалось загадкой, как они избегают атаковать сами себя.

Учёные обнаружили мутантную форму растения Phtheirospermum japonicum, которая спонтанно формировала структуры для атаки на собственных корнях. Генетический анализ показал, что проблема вызвана мутацией в гене PjUGT72B1, кодирующем фермент глюкозилтрансферазу.

Оказалось, что этот фермент действует как молекулярный выключатель. Он присоединяет молекулу глюкозы к собственным сигналам HIF внутри корней паразита (процесс глюкозилирования), тем самым обезвреживая их и предотвращая запуск формирования гаустория. У мутантов без этого фермента активные сигналы накапливаются и вызывают самоатаку.

«Различная специфичность субстрата фермента UGT72B1 у паразита и хозяина позволяет отличать “своих” от потенциальных жертв. Это подсказывает стратегию для создания культур, которые будут “невидимы” для сорняков-паразитов», — пояснила профессор Сатоко Ёсида, руководившая исследованием.

Работа, опубликованная в журнале Science, открывает новые пути для защиты урожая. Стратегии, направленные на изменение производства или глюкозилирования сигналов HIF, могут помочь в выведении культур, естественным образом отпугивающих паразитические сорняки.

Дополнительная информация: Lei Xiang et al, Glucosylation of endogenous haustorium-inducing factors underpins kin avoidance in parasitic plants, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adx8220