Борьба с болезнями растений при высоких температурах сохранит продовольствие

Одна из глобальных проблем — ожидаемый дефицит сельскохозяйственной продукции для удовлетворения потребностей растущего населения. Учёные из Университета штата Мичиган считают, что ключом к решению этой задачи станет преодоление потерь урожая из-за болезней и неблагоприятных погодных условий.

Яркий исторический пример — Великий картофельный голод в Ирландии (1845 г.). Необычно прохладная и влажная погода создала идеальные условия для экзотического патогена, уничтожившего урожай картофеля. Это привело к гибели около миллиона человек.

Однако и более тёплые температуры также могут вызывать значительные потери урожая. Эта критическая взаимосвязь между изменением погоды и способностью растений противостоять болезням исследуется в статье журнала Nature Communications.

Исследователи во главе с Бетани Хуот задались вопросом: ослабевает ли защитная система растений или усиливается вирулентность патогенов при повышении температуры?

Ответ: происходит и то, и другое.

«Подобно людям, растения чаще заболевают в стрессовых условиях, — сказала Хуот. — Индивидуальные стрессы вредны, но в сочетании они могут иметь катастрофические последствия».

Учёные показали на генетическом уровне, как высокая температура ослабляет защиту растений и, отдельно, усиливает атаки бактерий.

Растения, как и люди, используют салициловую кислоту (SA) для защиты от инфекции. При 22°C (73°F) растения производят достаточно SA, чтобы бороться с патогенами. Однако при температуре выше 30°C (86°F) выработка SA прекращалась, делая растения уязвимыми.

Также было обнаружено, что патоген становился сильнее при повышенной температуре. Однако повышенная уязвимость растений наблюдалась независимо от присутствия патогена.

«Поскольку растения больше не могли производить SA при высокой температуре, мы опрыскали их химическим веществом, действующим как SA, — пояснила Хуот. — Это лечение эффективно защитило растения от инфекции: даже несмотря на повышенную вирулентность бактерий, растения могут бороться с ними, если мы дадим им SA, который они больше не могут производить».

Даже если глобальные климатические проблемы будут решены, локальные колебания окружающей среды всегда будут влиять на рост и урожайность сельскохозяйственных культур.

«Углубление нашего понимания того, как конкретные факторы окружающей среды влияют на растение-хозяина, патоген и их взаимодействие, может помочь в разработке стратегий для создания устойчивых культур, — заключила Хуот. — Это важно для сохранения продовольственной безопасности».