För första gången kan forskare vid SLU visa att en gröda som vete kan skicka in små molekyler i svampceller – och därmed påverka vad en nyttosvamp gör. Det här kan leda till mer miljövänliga bekämpningsmetoder i jordbruket, menar forskarna som byggt vidare på den Nobelprisade upptäckten av mikro-RNA.
De amerikanska forskarna Victor Ambros och Gary Ruvkuns belönas med årets Nobelpris i fysiologi eller medicin för sin upptäckt av mikro-RNA, som styr aktiviteten hos generna i våra celler. Ökad förståelse av genernas reglering är kunskap som även kan användas inom jordbruket, enligt forskare vid Sveriges lantbruksuniversitet, SLU.
– Deras upptäckt är en inspiration i våra ansträngningar att utveckla innovativa lösningar för växtskydd och främja hållbara metoder för framtiden, säger Ramesh Vetukuri som forskar om växtförädling vid SLU.
Bygger vidare på Nobelpriset i fysiologi
I en ny studie bygger SLU-forskarna vidare på de amerikanska forskarnas upptäckt genom att undersöka svampar. Vissa arter lever som parasiter på andra svampar. De har därför börjat användas för att bekämpa skadesvampar som orsakar sjukdomar på grödor.
SLU-forskarna har nu upptäckt en helt ny mekanism för hur växter och svampar kommunicerar. Det gjordes genom studier av vete och parasitsvampen Clonostachys rosea. Den kan angripa vetets skadesvampar och därmed användas som biologiskt bekämpningsmedel. Dessutom har den här nyttosvampen egenskaper som främjar tillväxt hos vete.
Vetet får hjälp
Kommunikationen visade sig ske med små RNA-molekyler, som kallas sRNA. Molekylerna rör sig från veterötterna in i svampcellerna där de reglerar viktiga gener i svampen. Vetet kan till exempel “stänga av” en gen som påverkar en viss egenskap hos svampen.
Det här är den första studien som visar att sRNA-molekyler kan transporteras från en växt till en biologisk bekämpningsorganism, enligt forskarna.
– Det här innebär ett stort steg framåt för forskningen kring miljövänliga bekämpningsmedel i jordbruket. Om vi i framtiden kan påverka hur sRNA-molekylerna skickas kan vi utnyttja det till att optimera vårt växtskydd inte bara i vete utan också i andra grödor, säger Mukesh Dubey som forskar om svampar och skadeväxter.
Molekyler påverkar gener
Forskarna använde både mikroskop och molekylära metoder för att visa hur två olika sRNA-molekyler rörde sig mellan veterötter och svampceller. Väl inne i cellerna kan molekylerna påverka viktiga svampgener.
Forskarna testade att “släcka” en gen som bidrar till produktionen av ett protein. Det hjälper parasitsvampen Clonostachys rosea att bekämpa skadesvampar – något som vetet inte hade behov av i just det här fallet.
– Nedregleringen av genen tyder på att vetet kan styra C. roseas biokemiska processer och påverka hur effektiv den är som skydd mot växtskadegörare. I det här fallet kan det ha varit viktigare för vetet att satsa på tillväxt i stället för bekämpning av skadegörare – eftersom det inte fanns någon skadegörare vid vetet i vår studie, säger Edoardo Piombo.
Ett enzym reglerar svampen
Forskarna undersökte också ett speciellt enzym som spelar en viktig roll vid sRNA-transporten och som även påverkar tillväxten av Clonostachys rosea på veterötterna.
När forskarna tittade på allt RNA som producerades visade det sig att vetet svarar på nyttosvampens närvaro genom att öka aktiviteten hos gener som är inblandade i stressreaktioner och försvar. Samtidigt kan gener som ansvarar för tillväxt och utveckling dämpas.
– Det är jättespännande att se hur växter och nyttosvampar kan kommunicera på det här sättet. Den här upptäckten tar oss ett steg närmare en framtid där vi kan utveckla grödor som har starkare egna försvarssystem. Det skulle vara ett perfekt sätt att göra biologiska bekämpningsorganismer mer effektiva och jordbruket mindre beroende av kemiska bekämpningsmedel, säger Ramesh Vetukuri.
Vetenskaplig studie:
RNA silencing is a key regulatory mechanism in the biocontrol fungus Clonostachys rosea-wheat interactions, BMC Biology.
