Разработка устойчивых к бактериальному заболеванию сортов риса для Африки
Международный исследовательский консорциум "Healthy Crops" под руководством профессора Вольфа Б. Фроммера из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU) разрабатывает устойчивые к болезням сорта риса. В журнале eLife авторы сообщают об обнаружении недавней вспышки бактериального заболевания в Танзании и описывают, как они модифицировали африканский сорт риса для придания ему устойчивости к патогену.
Бактериальный ожог риса, вызываемый бактерией Xanthomonas oryzae pathovar oryzae (сокращённо Xoo), ежегодно приводит к огромным потерям урожая. Он угрожает средствам к существованию мелких фермеров в Азии и Африке, вызывая недоедание и голод.
Хотя ранее бактериальный ожог не считался серьёзной угрозой для рисоводства в Танзании, в 2019 году в регионе Морогоро на востоке страны были обнаружены поля с частично серьёзными повреждениями от болезни. Последующие исследования показали, что патоген к настоящему времени уже распространился на многие регионы Танзании.
Учитывая скорость распространения, вероятна миграция болезни в соседние страны. Для определения арсенала этого штамма был секвенирован его геном. Анализ показал, что бактерии отличаются от местных африканских популяций и высоко схожи со штаммами из Азии. Подобно азиатским, но в отличие от африканских штаммов, они обладают инструментом, блокирующим распространённый ген устойчивости риса iTAL, и имеют особый набор "ключей" к "кладовой" растений.
Инъекция регуляторного "ключевого" белка, производимого этими бактериями, в клетки риса включает производство сахарного транспортера SWEET11a. Это приводит к высвобождению сахара вблизи бактерий, который служит им пищей и необходим для размножения и вирулентности.
Доктор Борис Шурек (Французский национальный исследовательский институт устойчивого развития, IRD): "До 2019 года штаммы из Азии никогда не обнаруживались в Африке. Это указывает на недавнее проникновение из Азии в Африку, которое сейчас вызывает потери урожая по всей Танзании".
Профессор Вольф Б. Фроммер (HHU, руководитель консорциума "Healthy Crops"): "Чтобы защитить африканское рисоводство, мы использовали новые методы селекции, чтобы заменить "замки" в популярном восточноафриканском элитном сорте 'Komboka'. Теперь ключ патогена не может открыть "кладовую" и вызвать болезнь. Отредактированные линии демонстрируют широкий спектр устойчивости ко всем известным азиатским и африканским штаммам Xoo, включая недавно обнаруженные в Танзании".
Профессор Бинг Ян (Университет Миссури, США): "Мы намерены помочь африканским учёным использовать эти открытия и новые методы селекции для разработки локально адаптированных, устойчивых сортов. Эти знания также можно использовать в традиционной селекции".
Справка: Бактериальный ожог риса
- Рис — важнейший продукт питания для более чем 4 миллиардов человек.
- Болезнь вызывается бактерией Xoo. Во время заражения Xoo вводит в клетки растений белки TAL-эффекторы, которые связываются с геномом растения и активируют экспрессию генов транспортеров сахара семейства SWEET.
- Интегрированные в плазматическую мембрану SWEET-транспортеры заставляют клетки выделять большое количество сахара, которым питаются бактерии. Это приводит к увяданию, высыханию листьев и гибели растений.
Проект 'Healthy Crops'
Вместо использования пестицидов с ограниченной эффективностью, некоммерческий проект "Healthy Crops" ставит целью выведение и предоставление устойчивых к болезни линий риса, что должно значительно увеличить урожайность мелких производителей в Африке и Азии.
Консорциум включает учёных из HHU (Германия), Университета Флориды и Университета Миссури (США), Международного центра тропического сельского хозяйства (CIAT) (Колумбия), IRD (Франция), Международного института исследований риса (IRRI) (Филиппины, Кения) и ICAR (Индия).
Помимо выведения устойчивых линий, консорциум разработал диагностический инструментарий для быстрого выявления новых патогенных штаммов бактерий.