Идентификация аттрактанта нематод, паразитирующих на растениях


Исследовательское сотрудничество, базирующееся в Университете Кумамото, Япония, стало первым, кто успешно очистил и определил аттрактант для нематод корневых узлов из семян льна, заражающих растения. Их эксперименты показали, что рамногалактуронан-I (RG-I), компонент клеточной стенки льняного семени, может привлекать нематод корневых узлов. Связи между рамнозой и L-галактозой важны для притяжения.

Нематоды, паразитирующие на растениях, являются одними из многих известных сельскохозяйственных вредителей. Это паразиты, которые поражают корни растений и образуют места питания, известные как «корневые узлы», для размножения. Сильно зараженные не могут эффективно поглощать воду и неорганические соли, что приводит к задержке роста или даже гибели. Ущерб, нанесенный сельскому хозяйству нематодами, вызывает серьезные опасения во всем мире. Уровень сельскохозяйственного ущерба, наносимого нематодами, оценивается в несколько сотен миллиардов долларов в год во всем мире.

Современные подходы к обработке нематод, такие как пестициды и фумигация почвы, оказались очень эффективными в снижении ущерба урожаю, поскольку они направлены на уничтожение нематод непосредственно в почве. Однако стоимость пестицидов и фумигации почвы стала серьезным финансовым бременем для фермеров. Кроме того, пестициды и фумигация могут нанести значительный ущерб здоровью и окружающей среде, поскольку известно, что пестициды нарушают баланс микробиома почвы. Следовательно, разработка экологически безопасных подходов к борьбе с нематодами была бы идеальной.

Было предпринято множество безуспешных попыток идентифицировать аттрактанты нематод, выделяемые растениями-хозяевами. Одна из причин, по-видимому, заключается в невозможности собрать большое количество корневых экссудатов для очистки достаточного количества аттрактантов для идентификации. Кроме того, отсутствие крупномасштабных методов культивирования нематод также ограничивает возможность проведения анализов скрининга аттрактантов.


Исследовательское сотрудничество в Университете Кумамото работает над выявлением аттрактантов нематод в качестве средства для разработки устройств для улавливания нематод. Ранее исследовательская группа успешно разработала метод выращивания нематод в лабораторных условиях. Недавно они обнаружили, что семена льна содержат новый аттрактант нематод. Семена льна легко доступны, и их можно выращивать в больших количествах, что делает их идеальным источником для очистки аттрактанта. Теперь, используя серию этапов хроматографической очистки, исследователи успешно изолировали аттрактант нематод из экссудатов семян льна.

Исследовательская группа изучила очищенный аттрактант и обнаружила, что он состоит из полисахаридов клеточной стенки. Было обнаружено, что его структура напоминает рамногалактуронан-I с чередующимися остатками рамнозы и галактуроновой кислоты в качестве основы, а также мономерами галактозы и фукозы в качестве боковых цепей, которые украшают основу RG.

Дальнейшие исследования показали, что боковые цепи L-галактозы имеют решающее значение для привлечения нематод. Интересно, что в то время как D-галактоза обычно содержится в стенках растительных клеток, L-галактоза встречается сравнительно редко, а семена льна являются исключительно хорошим источником. Исследователи полагают, что уникальное предпочтение нематод к L-галактозе предполагает, что они обладают сложным механизмом распознавания, способным различать небольшие молекулярные различия молекул аттрактанта. Исследователи также подтвердили, что синтетического дисахарида L-галактозы, связанного с рамнозой, достаточно для привлечения нематод. Эти сахара, вероятно, используются не в качестве источника питательных веществ для нематод, а только в качестве аттрактанта.

«Используя аттрактант нематод, обнаруженный в нашем исследовании, мы теперь на один шаг ближе к разработке функционального устройства для улавливания нематод», – сказал профессор Шиничиро Сава, возглавлявший исследование. «Поскольку этот аттрактант является натуральным растительным продуктом и не содержит нематоцидных агентов, он может обойти процесс регистрации пестицидов. Кроме того, мы полагаем, что аттрактант нематод из этого исследования вряд ли окажет негативное воздействие на окружающую среду или здоровье человека, и обладает потенциалом внести свой вклад в устойчивое и экологически безопасное сельское хозяйство. Мы с нетерпением ждем нашей работы, вдохновляющей на новые инновации в сельскохозяйственном секторе ».