Новый тест определяет жизнеспособность спор ржавчины сои
Споры азиатской ржавчины сои (Phakopsora pachyrhizi) представляют серьёзную угрозу для производства сои в США, так как могут переноситься ветром на большие расстояния. Исследователи из Университета Иллинойса разработали метод определения жизнеспособности этих спор.
«Найти споры — не то же самое, что найти споры, которые живы и способны заражать растения», — сказал профессор Глен Хартман, учёный из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) Министерства сельского хозяйства США.
Ржавчина сои, впервые появившаяся в Японии в начале XX века, поражает листву, снижает фотосинтетическую активность растений и вызывает дефолиацию, преждевременную гибель и высокие потери урожая. Как облигатный патоген, она растёт только на растениях и погибает, когда растение умирает или его убирают.
В США гриб впервые появился в 2004 году. Он сконцентрирован в южных штатах, где может перезимовывать на кудзу. Единственный способ борьбы — опрыскивание фунгицидами, так как устойчивые сорта сои ещё недоступны американским фермерам.
Для отслеживания распространения болезни в 2005 году была создана сеть дозорных участков. Ловушки на этих участках улавливают споры из воздуха и могут служить системой раннего предупреждения для фермеров. Однако споры, преодолевшие большие расстояния, часто нежизнеспособны. Было много случаев, когда споры находили в ловушках, но ржавчина не появлялась на полях.
До сих пор фермеры не могли определить, живы ли пойманные споры, что ставило их перед дилеммой. Зная, что слишком слабая или поздняя обработка может привести к потере урожая, они могли решить опрыскать поля немедленно. Это увеличивает затраты, ухудшает качество урожая, создаёт риски для здоровья человека и окружающей среды, а также может ускорить появление устойчивых к фунгицидам штаммов.
«В 2005 году некоторые фермы на Среднем Западе и в северо-центральном регионе были обработаны фунгицидом, потому что распространилась информация, что кто-то нашёл споры», — отметил Хартман.
Хартман, Рамая Виттал, постдок из Лаборатории исследований болезней сои, и Джеймс Хауденшилд, патолог растений из USDA-ARS, разработали метод, использующий две различные техники окрашивания для определения жизнеспособности спор.
Первая техника использует два красителя: карбоксифлуоресцеин диацетат (CFDA) и йодид пропидия (PI). Живые споры окрашиваются в зелёный цвет с CFDA; нежизнеспособные споры контрастно окрашиваются в красный с PI.
Вторая техника использует двухцветный флуоресцентный зонд жизнеспособности, который вызывает образование цилиндрических вакуолярных структур внутри живых спор, после чего они флуоресцируют красным. Нежизнеспособные споры показывают лишь слабую флуоресценцию.
Хартман заявил, что эти тесты быстры и надёжны. Раннее обнаружение в сочетании со своевременным применением фунгицидов может помочь замедлить распространение патогена и минимизировать потери урожая.
Следующий шаг — интеграция этого метода с пассивным отбором проб спор для создания инструмента обнаружения и мониторинга перемещения жизнеспособных спор P. pachyrhizi в течение сезона выращивания сои.