Новые средства защиты от болезней растений
Международная команда учёных под руководством специалистов из Лаборатории Сэйнсбери в Норидже (Великобритания) перенесла широкий спектр устойчивости к некоторым важным заболеваниям растений между разными семействами растений. Этот прорыв открывает новый путь для создания сельскохозяйственных культур с устойчивой резистентностью к экономически значимым болезням.
Один из способов повысить продовольственную безопасность — усилить врождённую способность растений противостоять патогенам. Традиционная селекция на устойчивость обычно опирается на отдельные гены, распознающие специфичные для конкретного штамма патогена молекулы. Такая резистентность редко бывает широкого спектра и часто быстро преодолевается патогеном.
Однако у растений есть иная система защиты, основанная на рецепторах распознавания паттернов (PRRs). PRRs распознают молекулы, необходимые для выживания патогена. Эти молекулы с меньшей вероятностью мутируют, не нанося вреда патогену, что делает устойчивость к ним более долговечной в полевых условиях. Поскольку эти молекулы общие для многих микробов, резистентность к ним часто имеет широкий спектр действия.
Группа доктора Сирила Ципфеля из Лаборатории Сэйнсбери взяла специфичный для растений семейства Brassicaceae PRR, распознающий бактерии, и встроила его в растения семейства Solanaceae — Nicotiana benthamiana и томат.
«Мы предположили, что добавление новых рецепторов распознавания в арсенал растения-хозяина может привести к повышению устойчивости», — сказал доктор Ципфель.
В контролируемых лабораторных условиях трансгенные растения показали резко повышенную устойчивость ко многим различным бактериям, включая Ralstonia solanacearum — возбудителя бактериального увядания.
«Сила этой устойчивости заключается в том, что она пришла из другого семейства растений, к которому у патогена не было возможности адаптироваться. С помощью генетической модификации мы теперь можем переносить эту устойчивость через границы видов растений так, как это невозможно при традиционной селекции», — пояснил доктор Ципфель.
Опубликованное в журнале Nature Biotechnology, это открытие — что рецепторы распознавания растений можно успешно переносить из одного семейства растений в другое — предоставляет новое биотехнологическое решение для создания устойчивости к болезням. Группа Ципфеля в настоящее время расширяет эту работу на другие культуры, включая картофель, яблоню, маниоку и банан.
«Работа Сирила показывает, что перенос генов, способствующих этому базовому врождённому иммунитету, от одного растения к другому может повысить устойчивость к патогенам. Перспективы для создания сельскохозяйственных культур с повышенной устойчивостью к инфекционным заболеваниям очень многообещающие», — прокомментировал профессор Софиен Камун, глава Лаборатории Сэйнсбери.
Исследование финансировалось Фондом Гастби и Фондом Two Blades Foundation, которые запатентовали технологию от имени изобретателей. В работе участвовали исследовательские группы из INRA/CNRS (Франция), Калифорнийского университета в Беркли и Вагенингенского университета (Нидерланды).