Ученые обнаружили, что кальций играет значительную роль в повышении устойчивости растений картофеля к бурому слизистому бактериозу, который также называют бурой гнилью или бактериальным увяданием. Это заболевание приводит к потерям картофеля во всем мире на сумму 19 миллиардов долларов в год.
Комплекс видов Ralstonia solanacearum (RSSC) представляет собой фитопатогенную группу бактерий, вызывающую бактериальное увядание ряда сельскохозяйственных культур, поражая сосуды растения и вызывая их закупорку и дальнейшую гибель растений. В России бурая бактериальная гниль картофеля является карантинным объектом.
«Наша исследовательская группа уже много лет занимается изучением патосистемы картофеля Ralstonia solancearum, уделяя особое внимание выведению сортов картофеля, устойчивых к бактериальному увяданию», - рассказывает соавтор исследования Мария Инес Сири, доктор философии из Департамента Биологических наук Республиканского университета в Монтевидео, Уругвай.
Патосистемы, подобные этой, представляют собой подсистемы экосистем, которые конкретно определяются паразитизмом, где паразитом является любой вид, который проводит значительную часть своей жизни, обитая и получая питательные вещества от хозяина. Сири говорит, что до сих пор взаимосвязь между иономом растений картофеля (минеральным и микроэлементным составом) и уровнем устойчивости к RSSC не изучалась.
В новом исследовании ученые начали работу с использованием генотипов растений картофеля с разными уровнями устойчивости к бактериальному увяданию. Этот подход позволил понять, как различные уровни естественной устойчивости растений могут быть связаны с их минеральным составом.
Исследователи оценили содержание минералов в различных частях растения картофеля, таких как ксилемный сок, корни, стебли и листья, сосредоточив внимание на взаимосвязи между этими минералами, особенно кальцием, и устойчивостью растений к бактериальному увяданию.
После этой оценки минералов ученые изучили влияние кальция на несколько аспектов, связанных с вирулентностью патогена, включая скорость его роста, способность образовывать биопленки и подвижность.
Кроме того, они оценили влияние кальция на повышение устойчивости растений посредством контролируемых испытаний, предоставив всестороннее представление о том, как добавки кальция потенциально могут укрепить защитные механизмы растения картофеля против бурой гнили.
Команда обнаружила положительную взаимосвязь между концентрацией кальция и уровнем устойчивости генотипов картофеля к бактериальному увяданию. Они также определили, что добавление кальция к картофелю способно значительно снизить скорость роста возбудителя и отрицательно повлиять на его способность образовывать биопленки и перемещаться, что имеет решающее значение для его вирулентности и способности вызывать заболевания.
«Наши результаты – отправная точка для интересной дальнейшей работы. Мы планируем углубиться в понимание того, как кальций влияет на патосистему на транскриптомном уровне, включая защитные механизмы растений и вирулентность патогена. Мы также стремимся изучить роль микробиома растений в устойчивости и разработать практические стратегии управления полями, которые включают в себя удобрение кальцием», - сказала Сири.
По ее словам, это первое исследование, в котором используются микрофлюидные камеры для мониторинга роста патогенов и образования биопленок в условиях, имитирующих сосудистую систему растения. Этот инновационный подход позволил получить ценную информацию о том, как добавки кальция могут препятствовать способности патогена образовывать биопленки, что является ключевым фактором его вирулентности.
«Кроме того, это методологическое достижение не ограничивается только нашим текущим исследованием, но также открывает перспективы для будущих исследований этого важного сосудистого патогена. Предлагая новый инструмент для детального наблюдения и анализа, наш подход может быть использован в дальнейших исследованиях, чтобы разгадать сложности взаимодействия растений и патогенов и изучить новые стратегии борьбы с болезнями», заключила она.
Исследование опубликовано в журнале Applied and Environmental Microbiology.
Источник: Applied and Environmental Microbiology.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.