Каждый год фермеры по всему миру наблюдают один и тот же кошмар. Сначала на листьях картофеля появляются бурые пятна. Потом они чернеют. Ботва превращается в гниющую слизь. Клубни под землей покрываются язвами. Все, урожай погиб. Виновник — Phytophthora infestans, или фитофтороз. Это самое страшное заболевание картофеля на планете, а его возбудитель постоянно мутирует в более агрессивные штаммы и вырабатывает устойчивость к фунгицидам. Но биологи нашли неожиданного героя в этой истории.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей исследователей из Польши и Ирана, которая представляет собой сюжет настоящего блокбастера.
Фитофтороз картофеля, вызываемый Phytophthora infestans, является наиболее разрушительным заболеванием картофеля, приводящим к значительным ежегодным потерям урожая. В данном исследовании изучался потенциал трех штаммов бактерий для биологического контроля этого заболевания как в условиях in vitro, так и в тепличных условиях.
Представьте себе бойцовский клуб микробов. На ринг выходят:
- Stenotrophomonas rhizophila Sr AZ1 — крепкий середнячок.
- Bacillus halotolerans Bh AZ6 — скромный парень, который, как потом выяснилось, даже драться толком не умеет.
- Bacillus atrophaeus Ba AZ2 — никем не примечательный штамм, который оказался настоящим терминатором.
Сначала был тест в пробирке (in vitro). На питательную среду посадили гриб-убийцу (фитофтору), а рядом поместили бактерий. И начали наблюдать, кто кого. Ba AZ2 не просто сдерживал фитофтору — он агрессивно подавлял ее рост: патогенный гриб погибал, не в силах пройти сквозь бактериальный заслон. Sг AZ1 показал себя прилично, но слабее. А Bh AZ6… просто стоял в углу и никак не влиял на ситуацию. Этот кандидат вылетел из гонки.
Далее был поставлен эксперимент на живых растениях. Ученые обработали кусты картофеля суспензией бактерии Ba AZ2. А затем заразили их фитофторой. И стали смотреть, что происходит внутри листьев.
Как биологически обмануть фитофтору
Когда гриб атакует растение, оно начинает паниковать. Первая реакция — выброс перекиси водорода. По сути, перекись водорода должна убить врага, но она же сжигает сами клетки растения. Обычно при фитофторозе уровень перекиси зашкаливает, и картофель уничтожает сам себя быстрее, чем гриб. Но в растениях, обработанных Ba AZ2, случилось чудо: уровень перекиси резко упал. Бактерия словно сказала растению: «Спокойно, я все возьму на себя, не надо самоподрыва».
Кроме того, у картофеля есть собственная секретная армия — защитные ферменты, и бактерия Ba AZ2 нажала на красную кнопку. И вот что проснулось:
— Фенилаланин-аммоний-лиаза (PAL) — фабрика по производству фенольных соединений. Чем их больше, тем быстрее умирает фитофтора.
— Полифенолоксидаза (PPO) — она строит вокруг места заражения стены из лигнина, чтобы гриб не распространялся дальше.
— Антиоксидантный спецназ (каталаза, аскорбатпероксидаза, пероксидаза) — они гасят пожары от перекиси водорода и не дают листу сгореть.
Все эти показатели взлетели у растений, обработанных Ba AZ2. Sr AZ1 показал результаты поскромнее. Bh AZ6 опять провалился.
Но самое интересное в том, что бактерия заставила картофель включить определенные гены. Ученые сняли показания активности следующих генов: StuPR, StuMAPK4, StuWRKY1 (назовем их генералами, которые координируют оборону) и StuPPO9 и StuPAL (ферменты-киллеры).
В растениях, получивших обработку Ba AZ2, эти гены активировались многократно. Растение больше не было беспомощной жертвой, а превратилось в крепость, готовую к осаде. Как подчеркивают исследователи, штамм Ba AZ2 не просто убивает фитофтору напрямую, а учит сам картофель защищаться от болезни на генетическом уровне.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Канал в MAX | Дзен.новости.