Белковые антибиотики — новая надежда в борьбе с болезнями сельхозкультур

Учёные испытали новый способ защиты растений от широко распространённого и губительного бактериального заболевания без применения экологически вредных химических распылений.

Междисциплинарная команда из Университета Глазго представила метод, который может защитить многие важные культуры от бактерии Pseudomonas syringae (Ps).

Ps и родственные виды бактерий поражают множество важных культур в Великобритании и по всему миру, включая томаты, киви, перец, оливу, сою и плодовые деревья, нанося огромный экономический ущерб. Болезни растений ответственны за потерю около 15% мирового урожая (стоимостью $150 млрд ежегодно), треть из которых вызвана такими бактериями, как Ps. Комплекс видов Ps состоит из более чем 50 известных вариантов, вызывающих такие болезни, как фитофтороз, пятнистость и бактериальная точечность. Попав в растение, инфекция может быстро распространяться из-за низкого генетического разнообразия коммерческих сортов.

С помощью генетической модификации команда смогла заставить растения экспрессировать целевой белковый антибиотик — бактериоцин. Эти растения успешно противостояли бактериальной инфекции без вреда для самих растений или окружающей среды. Результаты представлены в журнале Plant Biotechnology Journal.

В настоящее время для защиты растений используются химикаты, обычные антибиотики и гены устойчивости, вводимые при селекции, но их эффективность ограничена, и они часто оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Ужесточение регулирования химических обработок и риск распространения устойчивости, связанный с обычными антибиотиками, создают острую необходимость в разработке альтернативных стратегий.

Команда сосредоточилась на бактериоцине путидацин L1, который производится безвредным почвенным родственником патогенных штаммов Ps. Учёные смогли экспрессировать его в тестовых растениях и обнаружили, что он защищает от различных типов бактерий Ps. Это первый случай испытания такой модификации в растениях.

Доктор Джоэл Милнер отметил: «Наши результаты доказывают, что экспрессия бактериоцина в растениях может обеспечить эффективную устойчивость к бактериальным заболеваниям. В отличие от обычных антибиотиков, бактериоцины высокоспецифичны; в данном случае они действуют только против штаммов Ps, поражающих растения. Их использование позволяет избежать рисков, связанных с обычными антибиотиками, такими как неконтролируемое распространение устойчивости к другим бактериям. Фактически, заменяя обычные антибиотики, мы устраняем важный фактор развития резистентности, который может распространиться даже на патогены человека».

Ведущий соавтор доктор Уилл Руни сказал: «Все основные виды бактерий производят бактериоцины, поэтому наше исследование может стать основой для борьбы с широким спектром важных бактериальных болезней таких культур, как картофель, рис и различные фрукты».

Университет Глазго активно изучает коммерческий потенциал технологии, ищет промышленных партнёров и уже подал патентные заявки для защиты интеллектуальной собственности.

Исследование «Engineering bacteriocin-mediated resistance against the plant pathogen Pseudomonas syringae» опубликовано в Plant Biotechnology Journal.