Новый метод прививки может помочь в борьбе с болезнью, угрожающей бананам Кавендиш

Ученые нашли новый способ объединения двух видов травоподобных растений, включая банан, рис и пшеницу, с использованием эмбриональной ткани из их семян. Метод позволяет добавлять растениям полезные свойства, такие как устойчивость к болезням или стрессоустойчивость.

Прививка — это техника соединения побега одного растения с корнем другого, чтобы они продолжали расти как единый организм. До сих пор считалось невозможным прививать травоподобные растения из группы однодольных, поскольку у них в стебле отсутствует специфический тип ткани — сосудистый камбий.

Исследователи из Кембриджского университета обнаружили, что ткани корня и побега, взятые из семян однодольных злаков — на самых ранних эмбриональных стадиях — эффективно срастаются. Их результаты опубликованы в журнале Nature.

К однодольным относится около 60 000 растений; многие из них являются сельскохозяйственными культурами, выращиваемыми в огромных масштабах, например, рис, пшеница и ячмень.

Это открытие имеет значение для борьбы с серьезными почвенными патогенами, включая панамскую болезнь, или «Тропическую расу 4», которая уничтожает банановые плантации более 30 лет. Недавнее ускорение распространения этой болезни вызвало опасения глобального дефицита бананов.

«Мы достигли того, что все считали невозможным. Прививка эмбриональной ткани имеет реальный потенциал для целого ряда травоподобных видов. Мы обнаружили, что даже отдаленно родственные виды, разделенные глубоким эволюционным временем, совместимы для прививки», — сказал профессор Джулиан Хибберд, старший автор отчета.

Метод позволяет эффективно прививать однодольные растения одного вида и двух разных видов. Прививка генетически различных тканей корня и побега может привести к появлению растения с новыми признаками — от карликовых побегов до устойчивости к вредителям и болезням.

Ученые выяснили, что метод эффективен для ряда однодольных сельскохозяйственных растений, включая ананас, банан, лук, агаву для текилы и финиковую пальму. Это было подтверждено различными тестами, включая инъекцию флуоресцентного красителя в корни растений — откуда он перемещался вверх по растению и через место прививки.

«Я читал десятки лет научных статей о прививке, и все говорили, что это невозможно для однодольных. Я был достаточно упрям, чтобы продолжать — годами — пока не доказал, что они ошибались», — сказал доктор Грег Ривз, первый автор статьи.

Он добавил: «Сделать важные продовольственные культуры устойчивыми к уничтожающим их болезням — это насущная задача. Наша техника позволяет добавлять устойчивость к болезням или другие полезные свойства, например, солеустойчивость, травоподобным растениям, не прибегая к генетической модификации или длительным программам селекции».

Вся мировая банановая индустрия основана на одном сорте — банане Кавендиш, клоне, который выдерживает длительную транспортировку. Из-за отсутствия генетического разнообразия у культуры низкая устойчивость к болезням. Бананы Кавендиш стерильны, поэтому устойчивость к болезням нельзя внедрить в будущие поколения растений.

Прививка широко использовалась с древних времен в другой группе растений — двудольных. Двудольные садовые культуры, включая яблони и вишни, и высокоценные однолетние культуры, такие как томаты и огурцы, часто производятся на привитых растениях, потому что этот процесс придает полезные свойства — например, устойчивость к болезням или более раннее цветение.

Исследователи оформили патент на свою технику прививки через Cambridge Enterprise. Они также получили финансирование от Ceres Agri-Tech — партнерства по обмену знаниями между пятью ведущими университетами Великобритании и тремя известными институтами сельскохозяйственных исследований.

«Панамская болезнь — огромная проблема, угрожающая бананам по всему миру. Это фантастика, что у Кембриджского университета есть возможность сыграть роль в спасении такой важной продовольственной культуры», — сказала доктор Луиза Сазерленд, директор Ceres Agri-Tech.