Учёные из Texas A&M AgriLife Research разработали новый подход к борьбе с позеленением цитрусовых и болезнью картофеля зебра чип — двумя экономически разрушительными сельскохозяйственными заболеваниями.
Их метод использует антимикробные пептиды шпината, известные как дефензины, которые естественным образом защищают растения от широкого спектра патогенов.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Plant Biotechnology Journal, исследователи показали, что некоторые дефензины шпината могут обеспечивать аналогичную защиту цитрусовым и картофелю, а возможно, и другим культурам. Эффекты показывают значительный прогресс в восстановлении урожайности и улучшении качества больных растений.
Исследование было проведено под руководством Кранти Мандади, доктора философии, молекулярного биолога из AgriLife Research и профессора кафедры патологии растений и микробиологии Техасского A&M, расположенной в Исследовательском и консультативном центре Техасского A&M AgriLife в Уэслако.
Восстановление цитрусовых деревьев
Мандади и его команда выбрали антимикробные пептиды шпината, узнав из предыдущих исследований, что они могут противостоять различным патогенным грибкам и бактериям. Поскольку эти пептиды встречаются в шпинате в естественном виде, их также часто употребляют в пищу люди.
В 2021 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) пришло к выводу, что диетическое воздействие дефензинов шпината безопасно для населения США, включая младенцев и детей. Это делает их привлекательным выбором как с точки зрения эффективности, так и безопасности, поскольку они не представляют известных рисков для здоровья.
Исследователи внедрили пептиды в коммерческие цитрусовые деревья, используя безвредный вирус, разработанный исследователями из Университета Флориды, которые принимали участие в исследовании. Вирус естественным образом заражает деревья в том же месте, где находятся болезнетворные бактерии. Используя простую процедуру прививки, исследователи смогли применить вирус и позволить ему доставлять пептиды, нацеленные на бактерии, в основном самостоятельно.
В течение нескольких лет исследовательская группа наблюдала, как цитрусовые деревья, инфицированные Candidatus Liberibacter asiaticus, бактерией, ответственной за позеленение цитрусовых, реагировали на обработку специфическими антимикробными пептидами. Они увидели многообещающие результаты, включая увеличение урожайности фруктов до 50% по сравнению с необработанными деревьями уже после однократного применения.
Восстановление картофеля — и многое другое
Кроме того, исследователи изучали, как пептиды шпината могут усиливать иммунный ответ против Candidatus Liberibacter solanacearum. Эта бактерия связана с патогеном позеленения цитрусовых и вызывает болезнь зебра чип у картофеля и других овощей.
Когда исследователи внедрили антимикробные пептиды в картофель, у растений картофеля проявлялись минимальные симптомы заболевания, было меньше болезнетворных бактерий, было гораздо меньше характерного обесцвечивания клубней, характерного для заболевания, и было большее количество клубней по сравнению с необработанными растениями.
В целом результаты команды показывают обнадеживающие эффекты двух антимикробных пептидов шпината, добавленных независимо к цитрусовым и картофелю.
Заглядывая вперед, Мандади планирует исследовать более широкие области применения и расширить возможности технологии. Он предполагает создать «коктейли» из нескольких пептидов и изучить эффекты в сочетании с другими комплексными стратегиями управления для контроля насекомых, распространяющих бактерии.
Перевод: Евгения Карташева
Источник: eurekalert.org