Ученые разработали новую ДНК-технику для защиты сельскохозяйственных культур и деревьев от опасного "опенка"

Международная группа ученых разработала новую технику для помощи сельскохозяйственным культурам, находящимся под угрозой со стороны разрушительного паразита, известного как "опенок" (Armillaria mellea) — одного из самых серьезных заболеваний деревьев и кустарников в Северном полушарии. Метод позволяет проверять культуры на естественную устойчивость, добавляя в гриб ДНК с флуоресцентными генами перед посадкой.

Исследование, проведенное в сотрудничестве между Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США и Бристольским университетом, позволяет трансформировать и генетически манипулировать фитопатогенным грибом Armillaria mellea, искусственно вводя в него ДНК. Для введения ДНК использовалась бактерия Agrobacterium, которую обычно применяют для генетической модификации растений.

Эта мощная техника крайне важна для изучения других патогенов в лаборатории: для определения того, как они проникают в растения и распространяются по ним, а затем для разработки методов контроля, предотвращающих или минимизирующих заражение.

Опенок — разрушительное заболевание для сотен различных видов деревьев и кустарников, включая важные для производства древесины, различные плодовые деревья и виноградную лозу, а также многочисленные декоративные кустарники. Поэтому он имеет значение в лесном хозяйстве, сельском хозяйстве и садоводстве.

Инфекция приводит к снижению скорости роста растения-хозяина, преждевременному увяданию листвы, снижению урожая и в конечном итоге к гибели растения. Часто это сопровождается ростом медового цвета плодовых тел гриба (отсюда и его название). Гриб атакует корни растения и может распространяться через почву, что означает, что после установления инфекции она может перейти на соседние растения и охватить большую площадь. Действительно, для этой группы видов Armillaria был придуман термин "огромный гриб", поскольку некоторые колонии, где один отдельный гриб покрывает площадь более 15 гектаров.

Борьба с грибом очень сложна. Наиболее эффективный пестицид для предотвращения корневой болезни, вызываемой Armillaria, — метилбромид — выводится из употребления (кроме карантинных и критически важных случаев) из-за его роли в истощении стратосферного озонового слоя. Существует мало альтернатив для предотвращения или лечения инфекций. Болезнь особенно разрушительна для садовых или виноградных культур, так как инфекция может уничтожить производство задолго до того, как будут окуплены затраты на закладку сада. Поскольку гриб сохраняется на мертвых корнях, закопанных в почве, вероятно, что любые новые растения, высаженные на той же территории, также будут уязвимы для атаки.

В условиях сада химические меры контроля отсутствуют, поэтому важно использовать естественно устойчивые сорта растений. Эта работа позволит генетически модифицировать гриб так, чтобы его можно было легко идентифицировать, измерять и изучать в лабораторных условиях.

Профессор Гэри Фостер, фитопатолог из Школы биологических наук Бристольского университета, сказал: "Возможность отслеживать и визуализировать гриб по мере его проникновения и роста через растение поможет нам понять, как этот гриб ведет себя в полевых условиях. Такие знания — важный шаг на пути к разработке более эффективных стратегий контроля в будущем".

Доктор Кендра Баумгартнер, специалист по болезням виноградной лозы и плодовых деревьев из Министерства сельского хозяйства США, сказала: "Уже ведутся работы по выявлению подвоев винограда, грецкого ореха и косточковых плодов, которые естественно устойчивы к инфекции. Улучшенный скрининг, который стал возможен благодаря использованию трансформированных штаммов Armillaria, должен позволить более быстро идентифицировать устойчивые растительные материалы".

Возможность трансформировать гриб также помогает в исследованиях его популяционной структуры. Эти виды необычны тем, что могут производить новые генетические типы без прохождения обычного полового цикла. Когда две особи встречаются, существует вероятность того, что ядра одного штамма могут проникнуть и рекомбинировать с ядрами в другом грибе, порождая новые генотипы с новыми и необычными признаками.

Доктор Энди Бейли, миколог из Бристольского университета, сказал: "Теперь это можно изучать гораздо более подробно, поскольку мы можем вводить гены, за которыми легко следить".

Работа была поддержана Программой совместных исследований ОЭСР по биологическому управлению ресурсами для устойчивых сельскохозяйственных систем и будет опубликована в декабрьском выпуске (24) журнала Applied and Environmental Microbiology.