Команда ученых-растениеводов совершила серьезный прорыв, разгадав, как картофель защищается от опасного врага – патогена Spongospora subterranea, или Sss.

Эта почвенная угроза вызывает порошистую паршу, болезнь, которая набирает обороты по всему миру и наносит серьезный ущерб урожаям.

Новое исследование, опубликованное в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions, показало, что картофель использует для защиты своих корней салициловую кислоту.

Это растительный гормон, который запускает иммунный ответ. Салициловая кислота знакома не только ботаникам: она стала основой для ацетилсалициловой кислоты, которую мы все знаем как аспирин.

Возбудитель порошистой парши – не грибок и не бактерия, а протист, одноклеточный организм, который редко изучают в контексте болезней растений. Sss – настоящая загадка для науки: его нельзя вырастить в лаборатории, и он годами живет в почве. Из-за этого с ним почти невозможно бороться обычными сельскохозяйственными методами.

Растения используют разные стратегии защиты в зависимости от типа патогена, – пояснил Киваму Танака из Университета штата Вашингтон. – Поскольку Sss ведет себя как биотроф, то есть питается живыми тканями растения, мы предположили, что ключевую роль может играть путь салициловой кислоты.

Ученые проверили свою гипотезу и обнаружили, что после заражения уровень салициловой кислоты в корнях картофеля резко возрастает. При этом концентрации других важных гормонов защиты, например, жасмонной кислоты, оставались без изменений. Дальнейшие генетические эксперименты подтвердили: если нарушить работу сигнального пути салициловой кислоты, растения становятся более уязвимыми. И наоборот, усиление этого пути повышало их устойчивость. Это стало четким доказательством центральной роли салициловой кислоты в иммунном ответе картофеля.

Чтобы ускорить эксперименты, исследователи использовали передовую методику «волосатых корней». Они применили бактерию Rhizobium rhizogenes для создания независимых корневых структур. Эта система позволила им быстро изучать взаимодействие между корнями и патогеном в контролируемых условиях. В отличие от традиционных почвенных тестов, которые могли длиться месяцами, „волосатые корни“ давали стабильные результаты всего за 2–4 недели.

Угроза от Sss не ограничивается порошистой паршой. Этот патоген также переносит вирус желтой пятнистости картофеля (Potato mop-top virus), который вызывает некроз клубней и считается карантинным заболеванием во многих странах. Таким образом, Sss представляет двойную опасность: он не только повреждает корни, но и распространяет вирус. Эффективная борьба с ним требует комплексной стратегии, которая учитывает:

• Устойчивость самого растения-хозяина.
• Особенности биологии патогена.
• Влияние окружающей среды.

Впервые у нас появилась четкая картина того, как картофель естественным образом защищается от этого патогена, – сказал Самодья Джаясинге, ведущий автор исследования. – Поскольку Sss так трудно изучать, а эффективных средств борьбы с ним нет, наши выводы становятся crucialной основой для выведения сортов картофеля с улучшенной устойчивостью. Это то, в чем остро нуждается мировая картофелеводческая отрасль.

Реальная польза этого исследования заключается в создании долгосрочного и экологичного решения проблемы. Вместо того чтобы бесконечно разрабатывать химикаты, к которым патоген может адаптироваться, мы можем «научить» сам картофель лучше защищаться. Селекционеры, используя эти данные, смогут целенаправленно отбирать сорта с наиболее активной салициловой кислотной защитой или создавать такие с помощью генетических методов. Это напрямую снизит потери урожая, уменьшит зависимость фермеров от фунгицидов и повысит продовольственную безопасность целых регионов. Учитывая, что Sss еще и переносчик вируса, устойчивость к нему автоматически станет барьером и для второй серьезной болезни.

Основное замечание касается условий проведения экспериментов. Новаторская система «волосатых корней», безусловно, ускоряет исследования, но является искусственной средой. Она не в полной мере воспроизводит сложное и динамичное взаимодействие между растением, патогеном и миллиардами других микроорганизмов в естественной почве. Существует риск, что выявленные защитные механизмы могут работать иначе в реальных полевых условиях, под воздействием множества внешних факторов (температура, влажность, состав почвы). Прежде чем делать окончательные выводы, необходимо подтвердить эти результаты в полевых испытаниях.

Ранее ученые взломали генетический код картофеля.