Ett team av internationella forskare som leds av forskare från universitetet i Tübingen har dechiffrerat hur ett cytolytiskt toxin fungerar, som produceras av några av världens mest förödande växtsjukdomar. Cytolysinet tillverkas av patogener som bakterier och svampar och kan utplåna hela skördar om kemiskt skydd inte används. Studien av forskare från Tübingen och deras partnerinstitutioner i Berkeley, Bordeaux, Ljubljana, Liége, och Wako i Japan, liksom Göttingen i Tyskland - kan leda till sätt att bättre skydda grödor från sådana patogener i framtiden. Studien har publicerats i den senaste upplagan av Vetenskap .
The Great Hungersnöd på Irland krävde cirka en miljon liv och tvingade mer än en miljon människor att emigrera. Det började 1845 med att potatisgrödor misslyckades under det och de följande åren på grund av potatisskräp, orsakad av en oomycete som kallas Phytophthora infestans. Det dödar snabbt den infekterade plantan och förstör potatisknölarna.
"Denna patogena organism producerar Cytolysin, ett verkligt dödande toxin, " säger Dr... Isabell Albert från Tübingens Center for Plant Molecular Biology. Organismens mål är att döda växtcellerna så att den kan livnära sig på den döda vävnaden." För detta ändamål, Cytolysinet perforerar växtcellmembranet, skada det som inte går att reparera. De drabbade cellerna dör.
Phytophthora infestans är inte den enda patogenen som använder denna taktik, Albert förklarar. Så även Pectobacterium carotovorum, som främst angriper rötter; det är också det föredragna angreppssättet av Botrytis -svampen, som förstör frukt- och grönsaksgrödor. Vad man inte förstod förrän nu var varför dessa cytolysiner allvarligt skadar vissa växtarter samtidigt som de inte påverkar andra. "Till exempel, celler av alla typer av spannmål förblir oförstörda av toxinet, säger Albert, "Patogener som potatisskada skadar därför inte spannmål."
Forskarna har nu visat att känsligheten för Cytolysin är beroende av en receptor i växtcellen som är signifikant annorlunda i olika typer av växter. I båda fallen är det en molekylkedja av sockerrester och fetter – men i växter som potatis och tomater är kedjan kort, medan spannmål har en mycket längre molekylkedja. "Denna längre receptor betyder tydligen att Cytolysin kan kopplas till receptorn i vete eller korn, men kan inte nå cellmembranet - och kan därför inte ha sin dödliga effekt, "Rapporterar Albert.
Som professor Thorsten Nürnberger, som ledde studien, förklarade, egenskaperna hos de olika toxinreceptorerna erbjuder en betydande potentiell tillämpning:"De växter som är känsliga för Cytolysin på grund av sin receptor inkluderar en hel del ogräs." Detta öppnar upp för möjligheten att utveckla en naturlig herbicid på basis av ett mikrobiellt toxin som skulle agera mycket selektivt – och därför på ett mycket mer miljövänligt sätt än vanliga ogräsmedel idag som glyfosat.
Ytterligare en möjlighet till studien, Nürnberger sa:var utvecklingen av nya typer av biologiska växtskyddande kemikalier. Han säger att det är tänkbart att speciella sockermolekyler kan användas för att blockera cytolysintoxinet, hindrar den från att docka på känsliga växtceller. Det kan möjliggöra ett effektivt skydd mot angrepp av en rad dödliga växtsjukdomar, Säger Nürnberger.
