Основа для контроля фитофтороза становится видимой

Фитофтороз картофеля, ложная мучнистая роса, внезапная гибель дуба и болезнь лосося вызываются группой микроскопических, но разрушительных организмов — оомицетами. Из-за изменчивости и огромной численности они способны подавлять защитные механизмы растений и животных. Обычно единственным средством борьбы остаются химикаты, что также нежелательно. Профессор Вагенингенского университета Франсин Говерс видит отдельные уязвимости, оставляемые патогенами, которые могут стать стратегической отправной точкой для борьбы с инфекциями.

Группа микроорганизмов оомицетов («яйцевые грибы») насчитывает от 1000 до 2000 видов. Это не грибы. На самом деле грибы (включая шляпочные) более родственны человеку, чем эти одноклеточные организмы. Однако их влияние на урожаи и животных катастрофично, что показала эпидемия фитофтороза картофеля, попавшая в Европу через Бельгию в 1845 году и вызвавшая Великий голод в Ирландии.

Профессор Франсин Говерс перечислила ограниченное число стратегий для сдерживания патогена Phytophthora infestans («уничтожитель растений»). Этот подход также дает возможность сократить количество пестицидов, используемых на гектар в Нидерландах, наибольший уровень которых приходится как раз на картофель.

Борьба происходит на микроскопическом уровне: патоген пытается пробиться через биологические защиты растения-хозяина. Фитофтора атакует растение с помощью специальной группы белков — эффекторов RXLR. У неё есть огромный и разнообразный арсенал, включающий около 560 эффекторов RXLR, поэтому шансы найти подходящее оружие для прорыва защиты растения очень высоки. В случае успеха эффекторы подавляют устойчивость растения. Споры P. infestans затем используют доступные питательные вещества для размножения, что приводит к гибели растения. Дикие картофелины, растущие в Южной Америке, достаточно устойчивы к таким атакам, поскольку их резистентные белки распознают захватчиков и блокируют их продвижение.

Исследования, в том числе в Вагенингене, позволили идентифицировать более 10 генов устойчивости, кодирующих резистентные белки. Известно, что семь из них нацелены на эффектор RXLR. Если распознавание не является 100%-ным (например, когда эффектор RXLR выглядит немного иначе), захватчик избегает атаки и всё же может размножаться. Таким образом, через определённое количество лет патоген становится способным преодолевать устойчивость у картофеля, скрещенного с дикими сортами.

Прогнозы

Фитопатологи пытаются лучше понять это взаимодействие. Задача состоит в том, чтобы предсказать, заразит ли штамм патогена поле, где растут устойчивые сорта картофеля. Взяв образцы, с помощью ДНК-чипа можно определить, какие штаммы присутствуют в поле и каким арсеналом RXLR они обладают. Затем можно установить, какие сорта картофеля не пострадают от фитофторы, а какие — пострадают. Опрыскивание необходимо только в последнем случае. По словам профессора Говерс, сроки внедрения этого метода зависят от скорости идентификации новых комбинаций генов устойчивости и эффекторов RXLR со всеми их вариантами.

Исследователи не ставят всё на одну карту: они также ищут слабые звенья в жизненном цикле фитофторы и генетические свойства, уникальные для оомицетов. Так, было показано, что определённый фермент, фосфолипаза D, принимает новые формы у оомицетов. Именно эти формы идеально подходят для применения мер контроля, поскольку специфическая техника ингибирования не оказывает прямого воздействия на другие полезные организмы, включая саму культуру.

В завершение профессор Говерс указала на метод биологического контроля. Почвенные бактерии рода Pseudomonas атакуют споры фитофторы, используя небольшой специальный белок. Механизм разрушения спор этим белком пока не изучен. Проанализировав 15 000 генов фитофторы, исследователи нашли кандидатов, которые могут предоставить новые и специфичные точки для изучения.