Послеуборочная гниль плодов овощных и фруктовых культур, вызванная в первую очередь патогенными грибами, остается серьезной общемировой проблемой. Несмотря на достижения в области фунгицидов и технологий хранения, потери остаются значительными, особенно в развивающихся странах. Эффективность фунгицидов тем временем все больше ограничивается устойчивостью патогенов и «зеленой» политикой, что подчеркивает острую необходимость в устойчивых подходах к усилению защиты плодов от гниения.
Ученые из Тяньцзиньского университета науки и технологий, Китай, опубликовали исследование в журнале Horticulture Research, изучая влияние деметилирования ДНК на защиту плодов томата. Исследование «Химическая индукция деметилирования ДНК 5-азацитидином усиливает защиту плодов томата от серой гнили» показывает, как ингибирование метилирования ДНК может активировать защитные реакции у томатов против Botrytis cinerea. Работа в целом демонстрирует новый метод противодействия грибным инфекциям после сбора урожая.
Исследование показало, что 5-азацитидин (5-аза) значительно усиливает защиту томатов от серой гнили, вызывая деметилирование ДНК, которое активирует дайсероподобный белок DCL2c, ключевой игрок в иммунном ответе растений.
Обработка 5-аза заметно увеличила активность ферментов, таких как хитиназа и глюканаза, которые крайне важны для борьбы с грибковыми патогенами. Напротив, подавление DCL2c посредством РНК-интерференции снизило эти ферменты, что подчеркивает его важную роль в защите.
Для проверки влияния метилирования ДНК на восприимчивость плодов после сбора урожая к патогенным грибам плоды томатов, покрытые 5-азой на поверхности и хранившиеся в течение 5 дней, были заражены Botrytis cinerea, который вызвал серую плесень.
Результаты показали, что плоды томатов, покрытые 50 ммоль/л 5-азой, показали диаметры поражений 8,78 мм и 23,09 мм через 36 и 48 часов после заражения соответственно.
Для сравнения, диаметры поражений контрольной группы, обработанной дистиллированной водой, составили 17,74 мм и 33,28 мм в те же временные интервалы соответственно.
Значительное ингибирование развития серой гнили в плодах томатов наблюдалось в течение всего периода хранения, при этом ингибирование составило 50,5% и 30,6% при нанесении покрытия 5-азой.
Между тем, противогрибная активность 5-азацитидина была оценена против патогена с использованием метода диффузии в агаровой пластине. Было обнаружено, что 5-аза оказывает прямое ингибирующее действие на B. cinerea. Диаметр зоны ингибирования 5-аза составил 23,2 ± 7,6 мм против B. cinerea по сравнению с 0 мм в контрольных группах.
«Белки PR представляют собой дивергентный набор антимикробных молекул, которые индуцируются фитопатогенами и защитными сигнальными молекулами, усиливая иммунитет растений против широкого спектра патогенов. Для изучения влияния деметилирования ДНК на индуцируемый защитный ответ фруктов, активность глюканазы (GLU, PR2), хитиназы (CHI, PR3), а также фенилаланинаммиаклиазы (PAL), ключевого фермента в пути биосинтеза фенилпропаноидов, контролировалась в томатах, обработанных ингибитором ДНК-метилтрансферазы 5-Aza. Было обнаружено, что усиление защитного ответа демонстрирует зависимость от концентрации, - пишут авторы работы. - По мере увеличения концентрации 5-азы наблюдалась картина первоначального увеличения, а затем уменьшения активности ферментов CHI и GLU в плодах томатов, достигающая пика после обработки 25 ммоль/л и 50 ммоль/л 5-азы соответственно. Аналогичным образом, активность фермента PAL возрастала с более высокими концентрациями обработки 5-азы, достигая пика после обработки 100 ммоль/л 5-азы. С точки зрения временного эффекта активность CHI и GLU в плодах томатов следовала аналогичной картине первоначального увеличения с последующим уменьшением, достигая максимума на 4-й и 5-й день обработки соответственно. Активность PAL демонстрировала последовательное увеличение, достигая пика на 5-й день после обработки. Полученные результаты свидетельствуют о том, что 5-аза заметно усилила активность защитных ферментов CHI, GLU и PAL в плодах томатов».
Источник: Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae164
Это исследование показывает, что химически индуцированное деметилирование ДНК подготавливает томаты к быстрой активации генов защиты, предлагая надежный ответ против грибных атак.
Данный эпигенетический метод обеспечивает многообещающую, устойчивую альтернативу для повышения устойчивости плодов к болезням, потенциально снижая потребность в химических фунгицидах при послеуборочной обработке.
«Наши результаты доказывают, что деметилирование ДНК может значительно усилить естественные защитные механизмы плодов томатов от послеуборочной гнили, - сказал профессор Лайфэн Лу, старший автор исследования. - Этот эпигенетический подход не только повышает устойчивость к болезням, но и обеспечивает устойчивую альтернативу химическим фунгицидам, удовлетворяя спрос на экологически чистые методы ведения сельского хозяйства».
Последствия исследования выходят за рамки томатов, поскольку эпигенетическое усиление защиты плодов может быть применено к другим культурам, потенциально сокращая потери после сбора урожая в глобальном масштабе. Устойчивый подход особенно ценен в регионах с ограниченным доступом к передовым технологиям хранения, усиливая естественные пути защиты для повышения продовольственной безопасности и минимизации воздействия традиционных фунгицидов на окружающую среду.
Источник: Chinese Academy of Sciences.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.