Цицания широколистная (Zizania latifolia (Griseb.), также известная как маньчжурский дикий рис, является важным водным растением, которое выращивается на мелководье более 2 тысяч лет в Китае и широко потребляется в Восточной и Юго-Восточной Азии.
В отличие от обычных зерновых культур, цицания проходит уникальную морфологическую трансформацию при заражении грибом Ustilago esculenta.
Вместо производства цветов и семян, растение формирует увеличенный съедобный псевдостебель с целебными свойствами, что делает его ценным овощным растением, известным в Китае как «цзяобай». Это растение используется в традиционной китайской медицине для лечения диабета, желудочно-кишечных заболеваний и укрепления иммунитета.
Взаимодействие между U. esculenta и Z. latifolia играет важную роль для коммерческого производства, так как колонизация грибом вызывает значительные изменения в росте и развитии растений, приводя к образованию галлов.
Считается, что фунгициды влияют на несколько ключевых биологических процессов, включая метаболизм гормонов растений, биосинтез фенилпропаноидов и сигнализацию защитных реакций растений.
Особое внимание уделяется фенилпропаноидному пути, который играет важную роль в иммунитете растений, обеспечивая регуляцию устойчивости к патогенам. Исследования свидетельствуют о том, что химическая обработка может как стимулировать, так и подавлять системы защиты растений, оказывая влияние на колонизацию грибов и образование галлов.
В рамках исследования специалистов из Китая были изучены эффекты фунгицида фенаминосульфа (FM) на цицанию, проведенного в Лишуйском институте сельского хозяйства и лесоводства, Университете Лишуй и Станции по производству удобрений, защиты растений и источников энергии Суйчан.
Эксперименты на сорте Мэйренцзяо «Meirenjiao» показали, что фунгицид демонстрирует разнообразные зависимости от концентрации, раскрывая свой потенциал как модулятор развития растений и симбиоза.
Исследования показали, что умеренная концентрация фенаминосульфа (1,25 г/л) положительно влияла на вегетативный рост, включая высоту и длину листьев растений, сохраняя уровень хлорофилла и обеспечивая потенциальный биостимулирующий эффект.
С другой стороны, повышенные концентрации (2,5 г/л и 5 г/л) сдерживали вегетативный рост, но стимулировали образование галлов, особенно при 2,5 г/л. Это говорит о том, что фенаминосульф может перераспределять ресурсы растений или изменять чувствительность в сторону взаимодействия с грибами при определенных условиях.
Анализ экспрессии генов подтвердил обширное перепрограммирование, особенно при высокой концентрации FM (5 г/л).
Ключевые молекулярные пути, связанные с взаимодействием растений и патогенов, синтезом фенилпропаноидов и передачей гормональных сигналов, заметно изменялись под воздействием фунгицида. Особенно была подавлена экспрессия ключевых генов, ответственных за иммунитет, таких как Xa21 и PBL19, что потенциально снижает устойчивость растений и способствует образованию галлов.
Исследование также указало на ингибирование метаболизма гормонов - ауксина, цитокинина, брассиностероидов и жасмоновой кислоты, что свидетельствует о полномасштабной молекулярной реорганизации процессов развития растений.
Эта научная работа предоставляет новые знания о молекулярных механизмах воздействия FM на рост и образование галлов на цицании. Зависимость эффектов от концентрации фенаминосульфа указывает на его потенциал как стратегического инструмента для оптимизации выращивания ценной культуры.
Публикация выполнена группой авторов (Чаохун Дин, Жуйфан Ма, Лицю Ван, Синьян Лан, Лимин Чен, Цзиньсин Чжу, Лайлян Ван) и опубликована в журнале Plants 2025 на портале www.mdpi.com.
Фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
