Битва за шпинат: маленькая культура, огромная ценность, нет "девственной" почвы, большие проблемы
На Тихоокеанском Северо-Западе семена шпината — это маленькая культура с огромной ценностью. И у неё большие проблемы.
Фермеры Северо-Запада выращивают семена, которые питают быстрорастущий рынок молодого листового шпината. Но их всё больше обременяет разрушительное заболевание, которое выводит их поля из строя на десятилетия.
Линдси дю Туа намерена это изменить. Профессор Университета штата Вашингтон возглавляет исследования, чтобы помочь производителям снизить влияние губительного грибкового заболевания — фузариозного увядания.
Смертельное увядание
Благодаря мягкому, сухому лету и длинному летнему дню западный Вашингтон и Орегон — единственный регион США с подходящим климатом для производства семян шпината.
«Ни в какой другой части страны нет подходящих условий», — говорит дю Туа.
Здесь ежегодно обрабатывается всего около 4000 акров семян шпината, но поскольку семена приносят более 2000 долларов за акр, «это чрезвычайно ценная культура», — сказала она.
Грибок Fusarium oxysporum процветает в кислых почвах Северо-Запада. Штамм, поражающий только шпинат, прибыл сюда с первыми посевами шпината более 80 лет назад.
Его споры оживают, когда корни шпината начинают расти весной. Патоген прорастает в сосудистую систему растения, или ксилему, питаясь самим растением и отбирая воду и питательные вещества, необходимые для выживания.
«Это как засунуть что-то в горло, пока пытаешься дышать», — говорит дю Туа.
По мере потепления сезона растению приходится работать усерднее, чтобы прокормиться. Болезнь, фузариозное увядание, получила своё название из-за увядшего, измождённого вида растения летом. Сильные растения дольше сопротивляются, но грибок часто побеждает, оставляя фермеров в лучшем случае со сниженным урожаем семян. В худшем случае остаются только мёртвые растения шпината — полная потеря.
Ожидание длиной в десятилетия
Чтобы избежать грибка, фермеры исторически искали поля, где шпинат никогда не сажали. Сегодня это редкая возможность.
«Девственной почвы для шпината больше нет», — говорит Кирби Джонсон, президент Ассоциации производителей семян Пьюджет-Саунд и фермер, выращивающий семена более 40 лет.
Поскольку грибок практически невозможно уничтожить, фермерам приходится избегать посадки культуры, которой он питается. Чтобы споры в почве снизились до уровня, безопасного для новых посадок, может потребоваться десять и более лет.
Джонсон ждал 17 лет и продолжает ждать, пока некоторые из его полей не будут признаны безопасными по результатам тестов. Но даже когда это происходит, фермеры всё равно несут потери.
«Некоторые поля — это просто полный провал», — сказал Джонсон.
Дополнительная сложность возникает из-за строгого контроля перекрёстного опыления, которого должны придерживаться семеноводы. Пыльца неродственных сортов может испортить семенные посевы. Для чистоты селекции поля шпината должны быть разнесены на расстояние до пяти миль. Ограниченные площади планируются и наносятся на карту каждый год на встрече производителей, чтобы обеспечить изоляцию культур.
Поскольку спрос на семена постоянно растёт, «у нас на руках дилемма», — сказал фермер из округа Скаджит Тодд Джонсон. У фермеров Северо-Запада просто заканчивается земля.
Генетические «отпечатки» устойчивости
Как остановить такой мощный патоген? Для исследователей, таких как дю Туа, ключом может быть устойчивость: растения шпината с сильной естественной защитой от Fusarium.
Она возглавляет исследования устойчивости к фузариозному увяданию на Северо-Западе в рамках проекта на 266 000 долларов, финансируемого Инициативой по исследованию специальных культур Министерства сельского хозяйства США (номер награды USDA — 2017-51181-26830). Эта работа является частью более крупного проекта на 2 миллиона долларов под руководством учёных из Университета Арканзаса.
В Северо-Западном научно-исследовательском и консультационном центре штата Вашингтон в Маунт-Вернон дю Туа тестирует более 600 сортов шпината, как давно известных местных сортов, так и шпината со всего мира, включая древние дикие штаммы с родины шпината в Иране, Турции и Сирии.
Она охотится за генетическими маркерами — фрагментами ДНК, которые выявляют сорта, естественным образом устойчивые к фузариозному увяданию. Чтобы найти их, она и её команда студентов и исследователей будут выращивать тысячи растений в течение следующих нескольких лет, подвергать их воздействию грибка и изучать ДНК выживших. Как только они обнаружат жизненно важные генетические «отпечатки пальцев», селекционеры шпината смогут использовать их для создания устойчивого к грибку шпината.
Возглавляя исследования шпината в WSU более 17 лет, дю Туа добилась важного прогресса. Теперь она убеждена, что производителям нужен новый инструмент против Fusarium.
«Это возможность кардинально изменить ситуацию для производителей, пытающихся удовлетворить спрос на шпинат», — сказала она. — «Найдя устойчивость и развив понимание генетических механизмов устойчивости, мы внесём вклад в более здоровую отрасль шпината на Северо-Западе и в мире. Это победа для наших фермеров и всех, кто любит шпинат».