Добавление гена пшеницы повышает устойчивость американского каштана к фитофторозу

Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США в сотрудничестве с учёными, финансируемыми Фондом американского каштана, подтвердили, что добавление гена пшеницы повышает устойчивость деревьев американского каштана к фитофторозу.

Команда ORNL совместно с исследователями под руководством доктора Уильяма Пауэлла из Университета штата Нью-Йорк использовала газовую хроматографию-масс-спектрометрию для анализа каштанов от трансгенных деревьев — деревьев, в которые был внедрён ген пшеницы для повышения устойчивости к фитофторозу. Результаты также показали, что у трансгенных каштанов концентрации метаболитов были схожи с контрольной группой нетрансгенных орехов, что указывает на их съедобность.

«Мы обнаружили, что ген пшеницы предотвращал накопление концентрации щавелевой кислоты (оксалата) — ключевого некротического агента гриба, и единственным существенным отличием от неустойчивых деревьев был слегка пониженный уровень гамма-токоферола, формы витамина Е», — сообщил Тим Тшаплински из ORNL. Уровень гамма-токоферола был таким же, как у нетрансгенных китайских каштанов, которые широко употребляются в пищу по всему миру.

Каштановый фитофтороз, вызываемый грибом Cryphonectria parasitica, случайно завезённым из Азии в конце 1800-х годов, привёл к резкому сокращению популяции американского каштана: с насаждений, составлявших около четверти лесов на востоке США, до нескольких крупных деревьев и участков молодняка, разбросанных по региону.

«Устойчивость американского каштана к фитофторозу крайне низка, — отметил Тшаплински. — Практически любое взрослое дерево очень быстро погибает от этого гриба, и всего за три дня гриб может окольцевать ствол тестового саженца».

Частично причина такой вирулентности гриба заключается в том, что он производит оксалат, который вызывает гниение тканей каштана. Внедрённый исследовательской группой, связанной с нью-йоркским отделением Фонда американского каштана, ген пшеницы (оксалат-оксидаза) расщепляет оксалат, помогая ограничить смертельное воздействие гриба.

«Если вы можете остановить накопление оксалата микробом, вы определённо можете замедлить прогрессирование болезни», — заявил Тшаплински.

Помимо доминирования в лесах, американские каштаны были важным источником пищи для лесных животных. Перед высадкой любых трансгенных деревьев американского каштана в дикую природу для получения разрешения регулирующих органов FDA и USDA Animal and Plant Health Inspection Service, вероятно, потребуется подтверждение безопасности семян для употребления в пищу.

Роль ORNL заключалась в проверке концентрации оксалата в тканях растений и оценке образования любых неожиданных или необычных метаболитов в семенах по сравнению с контрольной группой дикого типа (нетрансгенных семян).

«Анализы ORNL помогают предоставить доказательства повышенной устойчивости к болезням, а также минимального влияния трансгенеза на качество орехов», — сказал Тшаплински. Он добавил, что разрабатывается множество линий американского каштана, включая как трансгенные, так и нетрансгенные, для повышения устойчивости.

«Мы помогаем определить, какие линии обладают или, вероятно, будут обладать повышенной устойчивостью, и лежащие в основе биохимические механизмы».

Хотя любителям каштанов ещё не скоро доведётся стоять по колено в их грудах, как в старых сказках, данное исследование — ещё один шаг к возрождению лесного гиганта.