Iz storžev, gobe

V reviji Nature Communications so nemški znanstveniki in znanstvenice objavili članek o encimskem delovanju rastlinske bolezni koruze. Pod drobnogled so vzeli glivično okužbo koruzne sneti Ustilago mayis, eno od koruznih bolezni, ki najbolj prizadenejo gospodarstvo. Podrobneje so preiskovali encim za medcelično virulenco na listih koruze. Funkcionalno podoben encim, odgovoren za virulenco, so določili tudi na ječmenu.

Koruzna snet je samo ena od vrst sneti, ki okužujejo poljščine, kot sta koruza in ječmen. Simptomi bolezni se izražajo z velikimi bulastimi izrastki, ki rastejo na koruznih storžih, in bledicami na listih. Spomladi spore priletijo po zraku in se pritrdijo na posevek ter s specifičnimi organeli prodrejo skozi celično tkivo. Ob okužbi se gostiteljska rastlina odzove z β-glukanaznimi molekulami, ki so osnovni gradniki obrambnega mehanizma koruze. Gliva z encimom ERC1 razgradi obrambne mehanizme gostitelja in izčrpa rastlino. Okužba se nato začne širiti v celice in medcelične prostore, ne da bi popolnoma razgradila celično steno in tako uničila rastlino.

Načrtno so okužili nabor gostiteljskih rastlin, koruze in ječmena, z genetsko raznolikimi Ustilago glivami. Te se razlikujejo v prisotnosti zapisa za encim ERC1. Aktivnost encima so spremljali z mikroskopiranjem okuženih celic rastline. Razgradnjo β-glukanaze so določili s tenkoplastno plinsko kromatografijo. Produkti njene razgradnje so bili prisotni v rastlinah, okuženih z glivami, ki lahko proizvajajo encim. Simptome okužb na rastlinah so določali s stopnjo bledice na listih in glede na velikost ter število tumorskih izrastkov na storžih. Sorodno glivično bolezen je znanstvena skupina obravnavala tudi pri ječmenu. Snet Ustilago hordei potrebuje funkcionalno isti encim, kot je ERC1 pri koruzi. Svoje meritve na ječmenu so izvedli na podoben način in določili funkcijo encima, ključnega pri širjenju bolezni znotraj rastline. 

Rezultati meritev na ječmenu in koruzi so pokazali, da se brez prisotnosti encima ERC1 okužba izrazito počasneje širi. To so preverili z izbrisom gena za encim ERC1 iz ene od genskih zasnov bolezni, ki poleg rahle kloroze ni kazala izrazitih simptomov tumorjev. Prisotnost encima ERC1 je torej pomembna za življenjski cikel glivične okužbe in celoten proces njenega širjenja na rastlini. Funkcionalno podoben encim se pojavlja tudi v drugih vrstah Ustilago gliv.

Razumevanje procesa virulence pri glivičnih okužbah je ključnega pomena. Kmetijski sektor še nikoli ni imel tako pestrega nabora možnosti vrednotenja aplikativnih genskih raziskav. Z znanjem o različnih boleznih in njihovem genskem zapisu lahko lažje prihajamo do rešitev za zdrave rastline – ne le s škropljenjem posevkov s fungicidi. 

Po koruzi je taval vajenec Matej.

Slika objavljena z dovoljenjem avtorja Luka Preloga