Ускорение борьбы с патогенами растений
В вековой борьбе между болезнями и растениями у учёных и фермеров скоро может появиться более совершенное оружие, чем классическая селекция: семена с генетически усиленной устойчивостью к заболеваниям. Об этом говорится в статье в журнале Science.
Зачем это нужно?
- Продовольственная безопасность: Необходимо накормить растущее население, не увеличивая площади сельхозугодий.
- Устойчивость: Современное монокультурное земледелие уязвимо для патогенов, которые эволюционируют быстрее растений.
- Экономика потерь: Ежегодно из-за болезней теряется около 15% урожая (например, фитофтороз маниоки уничтожает 20–100% урожая).
- Экология: Болезни растений — это огромная трата воды и ресурсов, а пестициды наносят вред окружающей среде.
Новый подход: генетика вместо долгой селекции
Два десятилетия фундаментальных исследований позволили учёным понять молекулярные основы иммунитета растений:
- Выявлены специальные рецепторы в клетках растений, которые сканируют среду на наличие инфекции.
- Обнаружены гены устойчивости к таким угрозам, как стеблевая ржавчина пшеницы, мучнистая роса и бактериальная пятнистость.
Теперь эти знания можно применять на практике:
- Генная инженерия: удаление генов, подверженных болезням.
- Перенос генов: «добыча» генов устойчивости у одних культур (пшеница, рис, перец, томат) и добавление их в другие.
- Комбинирование генов: создание растений, устойчивых к нескольким заболеваниям одновременно (аналогично коктейлю для лечения ВИЧ).
Уже есть успехи:
- Гены устойчивости спасли индустрию папайи на Гавайях от вируса кольцевой пятнистости в 90-х.
- Генно-модифицированные томаты, устойчивые к бактериальным патогенам, показали более высокую урожайность в полевых испытаниях во Флориде и не требуют применения вредных медьсодержащих пестицидов.
Вызовы будущего:
- Не до конца изучен молекулярный механизм работы многих генов устойчивости.
- Патогены продолжают эволюционировать, преодолевая любую, даже созданную генетиками, защиту. «Это постоянно развивающийся процесс», — отмечает соавтор работы Брайан Стаскавич.
Вывод: Годы фундаментальных исследований иммунной системы растений дали в руки учёных мощный набор инструментов, позволяющий создавать устойчивые сорта и опережать патогены, угрожающие продовольственной безопасности.