Наука на переднем крае борьбы с самыми опасными паразитическими растениями

Тысячи видов растений ведут паразитический образ жизни, получая воду и питательные вещества от растения-хозяина. Большинство из них безвредны, но некоторые эволюционировали в серьёзные сельскохозяйственные сорняки, угрожающие продовольственной безопасности в беднейших регионах мира.

Разграбление ресурсов

Все паразитические растения способны находить хозяина (обычно по специфическим химическим веществам) и формировать орган — гаусторий. Он проникает в стебель или корень хозяина, позволяя паразиту забирать питательные вещества для собственного роста и размножения.

Наиболее печально известный пример — Striga hermonthica (ведьмины метлы), корневой паразит злаковых культур в Африке к югу от Сахары. Паразит прорастает под землёй, и фермер обнаруживает заражение лишь когда появляются цветы. К этому моменту урожай обречён. Семена Striga могут десятилетиями оставаться в почве в состоянии покоя.

Striga hermonthica считается главным биологическим ограничением для производства зерновых в регионе, вызывая ежегодные потери около $10 млрд.

Стратегии борьбы

• Суицидальное прорастание: Обработка почвы соединениями, имитирующими присутствие хозяина, заставляет семена паразита прорастать и гибнуть в его отсутствие.
• Гербициды: Применение гербицидов к семенам устойчивых культур для предотвращения прикрепления паразита. Часто слишком дорого для мелких фермеров.
• Биологический контроль: Например, бобовое растение Desmodium uncimatum подавляет заражение Striga и отпугивает другого вредителя — стеблевого мотылька.
• Селекция устойчивых сортов: Наиболее эффективный на сегодня подход — использование естественно устойчивых культур, отобранных традиционными методами селекции. Однако такие сорта часто имеют низкую урожайность, а на внедрение устойчивости могут уйти десятилетия. Генная инженерия пока невозможна, так как гены устойчивости не идентифицированы. Исследователи ищут эти гены, чтобы создать ДНК-маркеры для ускорения селекции.
• Генетический контроль (RNA interference): Технология, использующая короткие цепи РНК для подавления работы генов, essential для паразита. Успешно опробована на томатах, но пока не для злаковых против Striga.

Будущие исследования

Паразитические растения изучают не только как вредителей. Многое остаётся неизвестным: как паразиты преодолевают иммунитет хозяина, какие именно вещества поглощают. Текущие исследования, включая изучение устойчивости к Striga gesnerioides (паразиту коровьего гороха), открывают широкое поле для научной работы на десятилетия вперёд.