Ольга Можейко, ГлавАгроном
В XIX веке патоген Phytophthora infestans спровоцировал голод в Ирландии и других частях Западной Европы. И на сегодняшний день он продолжает представлять серьезную угрозу для мирового сельскохозяйственного производства. На протяжении десятилетий для ученых оставалась непонятной механика проникновения этого микроскопического патогена рода Phytophthora через защитный слой на листьях сельскохозяйственных культур. В рамках уникального сотрудничества Университет Вагенингена и эксперты-исследователи в области патологии растений, клеточной биологии и физики нашли ответ на этот вопрос. Их открытие также дает новые возможности для того, чтобы борьба с фитофторозом стала более эффективной, действенной и устойчивой в долгосрочной перспективе. Впечатляющие результаты исследования уже опубликованы в журнале Nature Microbiology.
Фитофтороз представляет угрозу для многих сельскохозяйственных культур, приводит к огромному экономическому ущербу. Ежегодный ущерб только одному картофельному сектору в мире оценивается в 6-7 млрд евро.
Борьба с фитофторозом является и остается проблематичной. Огромные ресурсы вкладываются в выращивание устойчивых культур посредством селекции растений с целью уменьшения зависимости от химической защиты растений. Также растет интерес к новым формам смешанного земледелия.
Законы механики легли в основу исследования
Благодаря объединению усилий, знаний и технологий у ученых появилась возможность предотвратить доступ Phytophthora к растению в целом. Как известно, у растений есть специальный защитный слой, предотвращающий попадание патогенов извне. Однако, как удалось установить исследованиям, микроскопически маленький патоген Phytophthora, размер которого менее 1/10 толщины человеческого волоса, способен проникать через этот слой и инициировать развитие болезни у растений.
Несмотря на то, что исследования в этом направлении проводились десятилетиями, ученым не удавалось установить, каким образом патогены с таким микроскопическим размером проникают через защитный слой растений.
Чтобы решить эту проблему, фитоматологи и клеточные биологи WUR объединили усилия с физиками WUR, являющимися специалистами в области механики.
Принцип «острого ножа»
«В ходе исследования нам удалось обнаружить, что Phytophthora использует для проникновения через защитный слой «заостряет» свою трубчатую инфекционную структуру, благодаря чему патогену удается прорезать растения по принципу «острого ножа». Используя эту стратегию, Phytophthora инфицирует растение-хозяина без особых усилий и с минимальным потреблением энергии. Данный механизм был обнаружен впервые, и это действительно фундаментальное открытие».
Йорис Спракель - соавтор исследования, профессор, физик-механик
Акцент на более эффективную и устойчивую защиту
Профессор фитопатологии Франсин Говерс видит множество возможностей сделать борьбу с фитофторозом более эффективной, действенной и устойчивой в долгосрочной перспективе, без применения СЗР и селекции растений.
«Законы механики говорят нам, что Phytophthora не может проникнуть в растение, если предварительно не прикрепится к поверхности листа». Чтобы проверить данное утверждение, в качестве первоначального доказательства, исследовательская группа обработала листья растений картофеля нетоксичным и недорогим веществом, которое удаляет с листьев липкий слой. Это привело к снижению уровня инфицирования примерно на 65%. Эффект удалось увеличить до 100% в ходе испытания на искусственных поверхностях.
Узнавайте первыми самые актуальные новости сельского хозяйства России и мира на нашем сайте «ГлавАгроном».