Ученые из Организации по изучению сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США (ARS) добились значительного прогресса в борьбе с фузариозом колоса — опасным заболеванием, поражающим пшеницу и другие зерновые культуры по всему миру.
Фермеры должны быть бдительными и замечать признаки фузариоза колоса, болезни зерновых, которая расцветает в условиях высокой влажности и тепла. Это заболевание, вызванное грибом Fusarium graminearum, приводит к значительным потерям урожая пшеницы и ячменя на сумму более 1 миллиарда долларов ежегодно. Кроме того, гриб производит микотоксины, которые могут загрязнять зерно, делая его непригодным для употребления как пищевой продукт или корм.
Новый метод позволил переломить ситуацию с фузариозом колоса, что потенциально снизит опасность для здоровья людей, доходов фермеров и экспортного рынка пшеницы США со стоимостью 5,94 миллиарда долларов.
Открытие группы, опубликованное в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions, фокусируется на ключевой молекуле, естественно производимой грибом и известной как FgTPP1.
Мэтью Хелм, руководитель группы и молекулярный биолог-исследователь из Отделения исследований по растениеводству и защите от вредителей ARS в Уэст-Лафайете, штат Индиана, пояснил: «Эта молекула помогает грибу разрушить защитные механизмы растения или ослабить их настолько, чтобы обеспечить возможность размножения в остальной части растения».
FgTPP1 — одна из многих молекул, которые гриб использует для заражения растений пшеницы и вызова фузариоза колоса. Факт того, что другие виды грибов Fusarium также вырабатывают FgTPP1, «подразумевает, что он выполняет важную функцию», добавил Хелм.
Для проверки этого предположения исследователи применили стандартную процедуру по удалению гена FgTPP1 из гриба. Затем, в лабораторных условиях, они заразили колосья пшеницы чувствительного сорта гибридной пшеницы грибом с удаленным геном. Также была проведена заражение второй группы колосьев пшеницы грибом с сохраненным FgTPP1. Это позволило ученым сопоставить развитие фузариоза колоса в колосьях пшеницы, подвергнутых воздействию двух видов грибов.
Как предполагалось, колосья пшеницы, подвергнутые воздействию гриба с удаленным геном, лучше справились с патогеном по сравнению с теми, которые были заражены интактным грибом: первый привел к заболеванию у 18–27% колосьев пшеницы, тогда как второй — у 50%.
Таким образом, исследователи продемонстрировали, что в процессе инфицирования гриб использует FgTPP1 для отключения защитной реакции растения, облегчая свое распространение и возникновение фузариоза колоса.
Команда Хелма сейчас занимается изучением того, какие белки в пшенице являются ключевыми целями для FgTPP1 и возможно ли замедлить распространение гриба по всему растению, удалив их.
«Самое главное, — подчеркнул Хелм, — избежать ущерба для растения путем удаления белка, который также важен ему».
Результаты исследования будут полезны для коммерческого выращивания пшеницы, которая, благодаря такому подходу, естественным образом сопротивляется болезни и не допускает попадания микотоксинов в зерно, предназначенное для потребителей и скота. В итоге, внедрение и изучение новых методов, подобных данному, «добавляет еще одно решение в арсенал инструментов, которые смогут использовать американские фермеры для борьбы с фузариозом колоса пшеницы и, возможно, ячменя», завершил Хелм.
