Российские исследователи выяснили, что врожденный механизм защиты растений помогает им подавлять экспрессию гена болезнетворности гриба рода Fusarium. Полученные данные позволят в будущем разработать экологичные методы борьбы с этим фитопатогеном без применения пестицидов. Работа проведена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Федерального исследовательского центра «Почвенный институт имени В. В. Докучаева».
Микроскопический гриб Fusarium вызывает широкий спектр заболеваний (фузариозов) основных сельскохозяйственных культур, что приводит к снижению урожая и, соответственно, к высоким экономическим потерям. Механизмы распространения, заражения и сохранения Fusarium в почве изучены лишь поверхностно, что осложняет борьбу с фузариозами.
«Почва представляет собой сложную и различную по составу систему с широкой вариабельностью экологических условий, поэтому большинство получаемых сведений о микроорганизмах, обитающих в этих условиях, имеет непрямой характер. Многие аспекты выживания, роста, развития, распространения фитопатогенов и заражения ими растений скрыты от наблюдателя за минеральными и органическими частицами. Кроме того, в каждом грамме почве обитают миллиарды бактерий, а длина грибных гиф (мицелия или грибницы) достигает километров, что затрудняет изучение экологии и распространения отдельных таксонов микроорганизмов», — говорит кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ФИЦ «Почвенный институт имени В. В. Докучаева» Дмитрий Никитин.
Для того чтобы найти универсальное средство против этого фитопатогена, московские ученые сравнили возможные пути ранней идентификации Fusarium в различных типах почв, а также рассмотрели современные методы борьбы с этим микроскопическим грибом.
В результате им удалось найти два подхода к борьбе с распространением фузариозов растений. Первый — технология индуцированного хозяином подавления генов. Когда растение использует свой генетический материал для остановки экспрессии гена Fusarium — процесса, в ходе которого наследственная информация от участка ДНК преобразуется в рибонуклеиновую кислоту или белок. Второй — управление микробным сообществом путем регулирования экологических условий почвы как среды обитания микроорганизмов.
«У растений давно выявлены внутренние механизмы иммунитета, которые могут быть использованы для разработки новых эффективных методов борьбы с фитопатогенами. Помимо этого, необходимо использовать потенциал почвенного микробиома, поскольку основная ниша обитания фузариумов — именно почва. Регулирование заболеваемости сельскохозяйственных культур фузариозом может быть достигнуто без существенных затрат и экологических рисков, связанных с загрязнением окружающей среды пестицидами. Развитие почвенной микробиологии, в частности внедрение современных молекулярно-генетических и биохимических методов, будет способствовать устойчивому развитию земледелия и агропромышленному комплексу в целом», — комментирует кандидат биологических наук, заведующий лабораторией почвенного углерода и микробной экологии ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт имени В. В. Докучаева» Михаил Семенов.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России, научный обзор опубликован в одном из международных научных журналов.