Mycosphaerella graminicola: особенности патогена и патогенеза

Abstract

В обзоре приведены современные сведения по различным аспектам роста, развития и патологического процесса, вызываемого у растений пшеницы сумчатым грибом Mycosphaerella graminicola. Гриб представляет собой модельный объект исследований в области иммунологии растений и является возбудителем септориозной пятнистости листьев, одного из наиболее вредоносных заболеваний пшеницы, вызывающих до 50% потерь урожая в странах с достаточно влажным умеренным климатом. Патогенез заболевания уникальный и включает длительный бессимптомный период и последующую быструю некротизацию клеток листьев пшеницы. Популяции M. graminicola имеют удивительно сходную структуру в глобальном масштабе, в то же время наблюдается экстраординарно высокая внутрипопуляционная изменчивость. Сведения по молекулярным механизмам патологического процесса и устойчивости растений все еще фрагментарны. Патогенность M. graminicola зависит от консервативных внутриклеточных путей передачи сигналов, включающих митоген-активируемые протеинкиназы, G-белки и протеинкиназу А. Устойчивость растений начинает проявляться быстро, спустя 3 ч после заражения, и связана с продуцированием активных форм кислорода, синтезом PR-белков, отложением в клеточных стенках каллозы и экспрессией многих генов. Гибель тканей растений на поздних этапах патогенеза, вероятно, обусловлена индукцией грибом реакции сверхчувствительности у восприимчивых сортов растений.

Review contains current information about various aspects of growth, development and pathological processes, causes on the wheat by ascomycetous fungus Mycosphaerella graminicola. The fungus is model objects of research in plant immunology and the causative agent of septoria leaf blotch, one of the most damaging diseases of wheat, causing up to 50% reducing yields in countries with a sufficiently moist temperate climate. Pathogenesis of the disease unique and includes a long asymptomatic period and the subsequent rapid narcotization cells of wheat. Populations of M. graminicola have remarkably similar structure on a global scale, while at the same time there is extraordinarily high intrapopulation variability. Information about the molecular mechanisms of the infection process and the resistance of wheat is still fragmentary. Pathogenicity of the M. graminicola depends on the conservative signaling pathways, including mitogen-activated protein kinase, G-proteins and protein kinase A. The resistance of plants begins to appear early, 3 hours after infection, and is associated with the production of reactive oxygen species, synthesis of PR proteins, deposition in cell walls of callose and the expression of many genes. Death of plant tissues at the later stage of pathogenesis probably result from the fungus triggering hypersensitivity response in susceptible varieties of plants

В огляді наведені сучасні відомості з різних аспектів росту, розвитку і патологічного процесу, спричинюваного у рослин пшениці сумчастим грибом Mycosphaerella graminicola. Гриб являє собою модельний об'єкт досліджень у галузі імунології рослин і є збудником септоріозної плямистості листя, одного з найбільш шкідливих захворювань пшениці, що викликає до 50% втрат урожаю в країнах з досить вологим помірним кліматом. Патогенез захворювання унікальний і включає тривалий період без симптомів і наступну швидку некротизацію клітин листків пшениці. Популяції M. graminicola мають на диво подібну структуру в глобальному масштабі, в той же час спостерігається екстраординарно висока внутрішньопопуляційна мін ливість. Інформація стосовно молекулярних механізмів патологічного процесу і стійкості рослин все ще фрагментарна. Патогенність M. graminicola залежить від консервативних внутрішньоклітинних шляхів передачі сигналів, що включають мітоген-активовані про теїнкінази, G-білки і протеїнкіназу А. Стійкість рослин починає виявлятися швидко, через 3 год після зараження, і пов'язана з продукуванням активних форм кисню, синтезом PR-білків, відкладенням в клітинних стінках калози і експресією багатьох генів. Загибель тканин рослин на пізніх етапах патогенезу, ймовірно, зумовлена індукцією грибом реакції надчутливості у сприйнятливих сортів рослин.