Современные томаты утратили защиту от почвенных микробов, доступную их диким предкам

Томаты особенно уязвимы к листовым заболеваниям, которые могут погубить растение или снизить урожай. В традиционном земледелии это требует применения пестицидов, а в органическом — создаёт серьёзные трудности.

Учёные под руководством Университета Пердью выяснили, что чувствительность томатов к болезням может быть связана с утратой защиты, которую обеспечивают определённые почвенные микробы. Исследователи обнаружили, что дикие родственники и дикие типы томатов, которые активнее взаимодействуют с полезными почвенными грибами, вырастали крупнее, позже заболевали и лучше сопротивлялись инфекциям по сравнению с современными сортами.

«Эти грибы колонизируют растения диких томатов и усиливают их иммунную систему, — пояснила Лори Хоугленд, доцент кафедры садоводства. — Со временем мы выводили томаты ради урожайности и вкуса, но, похоже, они случайно утратили способность извлекать пользу из этих почвенных микробов».

Хоугленд и её коллега Амит К. Джайсвал инокулировали 25 различных генотипов томатов — от диких типов до старых и современных одомашненных сортов — полезным почвенным грибом Trichoderma harzianum, который часто используют для профилактики болезней.

У некоторых диких томатов учёные наблюдали увеличение роста корней на до 526%, а высоты растения — до 90% по сравнению с необработанными растениями. У современных сортов рост корней увеличивался максимум на 50%, а у некоторых не было никакого эффекта. Прирост высоты у современных сортов составил лишь 10–20%, что значительно меньше, чем у диких типов.

Затем растения подвергли воздействию двух патогенов: Botrytis cinerea (вызывает серую гниль) и Phytophthora infestans (фитофтороз, вызвавший картофельный голод в Ирландии в 1840-х годах).

Дикие типы показали повышенную устойчивость к Botrytis cinerea и Phytophthora infestans на до 56% и до 94% соответственно. Однако у некоторых генотипов, в основном современных сортов, Trichoderma фактически усиливал восприимчивость к болезням.

«Мы наблюдали значительную реакцию на полезные грибы у диких растений — увеличение роста и устойчивости к болезням, — отметил Джайсвал. — По мере продвижения к одомашненным сортам польза уменьшалась».

Исследование проводилось в рамках Tomato Organic Management and Improvement Project (TOMI) под руководством Хоугленд с целью улучшения органического производства томатов и их устойчивости к болезням. Проект финансируется Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США, а в команду входят исследователи из Университета Пердью, Organic Seed Alliance, Университета штата Северная Каролина, Университета Висконсин-Мэдисон, Университета штата Северная Каролина A&T и Университета штата Орегон.

Цель команды — идентифицировать гены диких томатов, ответственные за взаимодействие с почвенными микробами, и вернуть их современным сортам. Это позволит сохранить отобранные за тысячи лет хозяйственные признаки, но восстановить утраченные механизмы естественной защиты и роста.

«Растения и почвенные микробы могут сосуществовать и приносить друг другу пользу, но мы видим, что растения, выведенные ради определённых признаков, разорвали эти отношения. В некоторых случаях добавление того, что должно было быть полезным микробом, делало одомашненные растения томата более восприимчивыми к болезням, — сказала Хоугленд. — Наша цель — найти и восстановить те гены, которые могут вернуть этим растениям естественные механизмы защиты и роста, которые у них были так давно».