Моделирование метаболического взаимодействия какао и Phytophthora megakarya для ослабления совместимых взаимоотношений между растением и патогеном
Modelling Cocoa-Phytophthora megakarya metabolic interaction to weaken Plant-Pathogen compatible relationship
Christian Gaele Nembot Fomba, Nadine Töpfer
Аннотация (перевод)
Какао (Theobroma cacao L.) является важной товарной культурой в Западной и Центральной Африке; однако оно постоянно находится под угрозой со стороны различных вредителей и болезней, включая Phytophthora megakarya, почвенный оомицет, вызывающий черную гниль плодов. Phytophthora megakarya представляет серьезную угрозу для источников средств к существованию фермеров и экономического роста стран-производителей, и хотя применялись различные меры борьбы, устойчивый успех остается ограниченным. Появление устойчивых сортов стало бы значительным шагом на пути к эффективной борьбе с заболеванием, а стратегией достижения этой цели является понимание метаболического взаимодействия между растением и патогеном. На сегодняшний день метаболические взаимодействия между хозяином и патогеном во время инфекции практически не изучены, а их взаимосвязанный метаболизм остается малопонятным. Однако получение количественного понимания обмена питательными веществами в системе хозяин-патоген станет необходимой предпосылкой для предложения стратегий вмешательства с целью повышения устойчивости к патогену. В этом исследовании мы разработали полностью компартментализированную полногеномную метаболическую модель (GEM) для P. megakarya. Затем мы смоделировали метаболические потоки на границе раздела хозяин-патоген путем интеграции геномных данных и известных физиологических потребностей, таких как ауксотрофность по стеролам и специфические зависимости от аминокислот. Наши предварительные результаты дают представление о метаболических процессах, определяющих взаимодействие хозяина и патогена, и выявляют ключевые потенциальные мишени для нарушения этого взаимодействия. Этот подход системной биологии направлен на направление метаболической инженерии и прецизионной селекции и в конечном итоге способствует поддержке стратегий устойчивого развития сельского хозяйства для обеспечения жизнестойкости какао.
Оригинальная аннотация
Cocoa (Theobroma cacao L.) is an important cash crop in West and Central Africa; however, it is constantly under threat from various pests and diseases, including Phytophthora megakarya, a soil-borne oomycete that causes black pod disease. Phytophthora megakarya poses a major threat to farmers' livelihood and economic growth of producing countries, and although various control measures have been implemented, sustained success has been limited. Emergence of resistant cultivars would be a significant step towards effective control of the disease, and a strategy for achieving this goal is by understanding the metabolic interaction between the plant and the pathogen. To date, the metabolic interactions between the host and the pathogen during infection have hardly been studied and their interlinked metabolism remains poorly understood. However, gaining a quantitative understanding of nutrient exchanges in the host-pathogen system will be the prerequisite for suggesting intervention strategies for improved pathogen resistance. In this study, we developed a fully compartmentalized Genome-Scale Metabolic Model (GEM) for P. megakarya. Then, we simulated the metabolic fluxes at the host-pathogen interface by integrating genomic data and known physiological requirements such as sterol auxotrophy and specific amino acid dependencies, Our preliminary results provide insight into the metabolic processes driving the host-pathogen interaction and reveal key potential targets for disrupting this interaction. This system biology approach aims to guide metabolic engineering and precision breeding and ultimately leads to support sustainable agricultural development strategies for cocoa resilience.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/f5ec8631-1e75-4144-90fc-3f95fe3668d6
DOI: 10.5281/zenodo.22280174
OpenAlex: W7207814035