Университет Флориды создал деревья с повышенной устойчивостью к позеленению
После десятилетия борьбы с высокоразрушительной бактерией позеленения цитрусовых исследователи из Института пищевых и сельскохозяйственных наук Университета Флориды (UF/IFAS) разработали генетически модифицированные цитрусовые деревья, которые демонстрируют повышенную устойчивость к позеленению, а также потенциально могут противостоять раку и черной пятнистости. Однако коммерческая доступность этих деревьев появится лишь через несколько лет.
Профессор генетики растительных клеток UF/IFAS Джуд Гроссер и научный сотрудник Манджул Датт использовали ген, выделенный из растения Arabidopsis (семейство капустных), для создания новых деревьев. В результате эксперимента были получены деревья, которые показали повышенную устойчивость к позеленению, снижение тяжести заболевания, а некоторые оставались полностью свободными от болезни через 36 месяцев после посадки в поле с высокой концентрацией больных деревьев. Исследование опубликовано в журнале PLOS ONE.
"Улучшение цитрусовых с помощью традиционных методов селекции является сложным и длительным процессом из-за длительной ювенильной фазы, которая может длиться от 4 до 12 лет", — сказал Гроссер. "Генетическая инженерия остается самым быстрым методом улучшения существующих сортов и была ключевым компонентом стратегии генетического улучшения Университета Флориды".
Цитрусовое позеленение (HLB, huanglongbing) угрожает уничтожить цитрусовую индустрию Флориды стоимостью $10.7 млрд. Бактерия попадает в дерево через азиатскую цитрусовую листоблошку, которая питается соком листьев. Затем бактерии перемещаются по флоэме — "венам" дерева. Болезнь лишает дерево питательных веществ, повреждает его корни, а плоды становятся зелеными и деформированными. Большинство зараженных деревьев в конечном итоге погибает.
Болезнь впервые была обнаружена во Флориде в 2005 году. С 2007 года штат потерял около 100 000 акров цитрусовых насаждений и $3.6 млрд выручки.
Исследователи использовали сорта сладкого апельсина Хамлин и Валенсия и создали растения, которые защищаются от патогенов с помощью системной приобретенной устойчивости (SAR). SAR обеспечивает защиту от широкого спектра микроорганизмов и связана с выработкой антипатогенных белков. Этот подход уже привел к созданию трансгенных деревьев, устойчивых к раку.
Устойчивость к HLB в этом исследовании оценивалась двумя способами:
Тепличное исследование (совместно с Southern Gardens Citrus): несколько сотен деревьев (клоны независимых трансгенных линий) в течение двух лет непрерывно подвергались воздействию свободно летающих зараженных листоблошек. Примерно 45% деревьев, экспрессирующих ген Arabidopsis, дали отрицательный результат на позеленение. В трех трансгенных линиях бактерия не была обнаружена вовсе. Контрольные деревья дали положительный результат в течение шести месяцев.
Полевое исследование: отобранные трансгенные деревья и контрольные образцы были высажены в поле с уровнем заражения HLB 90% и оценивались каждые шесть месяцев в течение трех лет.
- Одна трансгенная линия оставалась свободной от болезни на протяжении всего исследования (кроме 24-месячного периода).
- Вторая линия дала положительный результат на 30-м месяце.
- Третья линия дала положительный результат на 30-м месяце, но была свободна от болезни на 36-м месяце.
- Эти линии не теряли здоровья и продолжали рост.
"Помимо индукции устойчивости к позеленению, эта трансгенная линия потенциально может защитить наши деревья от других важных грибковых и бактериальных заболеваний, таких как рак цитрусовых и черная пятнистость", — сказал Датт.
Следующие шаги включают перенос этого гена в дополнительные коммерческие сорта и подвои, а также "накопление" ("stacking") этого гена с другим трансгеном, обеспечивающим устойчивость к бактерии по совершенно другому механизму, чтобы предотвратить преодоление патогеном устойчивости в полевых условиях. До коммерческого использования таких деревьев остаются еще несколько лет.