Гены устойчивости диких родственников культурных растений открывают возможности для более устойчивого сельского хозяйства

Комбинирование в сортах нескольких генов устойчивости от близкородственных видов, введенных с помощью генной инженерии, вместе с мониторингом патогена, может обеспечить долгосрочную защиту растений от экономически значимых болезней. Этот подход открывает возможности для повышения устойчивости сельского хозяйства в рамках интегрированной защиты растений, где химические средства применяются лишь в исключительных случаях.

Таковы выводы международной научной конференции в Вагенингене (3 сентября), подводящей итоги 10-летнего исследования DuRPh, финансировавшегося правительством Нидерландов. Исследование было направлено на создание устойчивости к Phytophthora infestans (возбудитель фитофтороза) у картофеля с использованием генов диких видов.

Проблема фитофтороза

Картофель — третья по значимости продовольственная культура в мире и важнейшая полевая культура в Нидерландах. Его выращивание требует значительно больше пестицидов, чем другие культуры, в основном для борьбы с фитофторозом. Phytophthora infestans генетически очень пластичен и быстро эволюционирует, легко преодолевая устойчивость растений.

Влияние на окружающую среду и экономику

• При традиционном выращивании картофеля фунгициды применяются 10–15 раз в год.
• Потери урожая и затраты на пестициды обходятся нидерландским фермерам примерно в €100 млн ежегодно (почти 20% всех производственных затрат).
• В мировом масштабе ущерб от фитофтороза исчисляется миллиардами.

Исследование DuRPh

В рамках проекта DuRPh с помощью генетической модификации были созданы прототипы сортов картофеля с долговременной устойчивостью к фитофторозу на основе генов диких картофелей. Также была разработана стратегия управления устойчивостью, включающая мониторинг генетической вариативности патогена по всей стране.

Комбинация этих двух подходов может сократить использование фунгицидов до 80%. Исследование финансировалось Министерством экономики Нидерландов и выполнялось Wageningen UR.

Применение подхода к другим культурам

Ученые на конференции заключили, что результаты DuRPh хорошо применимы к другим важным продовольственным культурам, таким как пшеница и банан, где основные проблемы также создают один или несколько специфических патогенов.

Для этих культур также вероятно можно найти близкородственные дикие виды, являющиеся источником генов устойчивости. Умная комбинация в сортах наборов из нескольких таких генов, введенных методами генной инженерии, вместе с мониторингом патогена и своевременным обновлением комбинаций генов, позволит сохранить устойчивость в долгосрочной перспективе даже против генетически разнообразных и адаптивных патогенов.

Согласно последним научным данным, устойчивость, вероятно, будет функционировать еще дольше, если в вводимые наборы будут включены гены, играющие важную роль во взаимодействии растения и патогена.