Научный взгляд: белки-эффекторы ускорят селекцию устойчивых к черной гнили сортов батата

Батат, или сладкий картофель, – клубнеплодное растение из семейства вьюнковые. Клубни батата богаты клетчаткой, содержат калий, железо, витамины: C, B1, B2, B3 (PP), B4, B5, B6, B9, бета-каротин, альфа-каротин, E и K. Употребление батата способствует улучшению пищеварения, снижению уровня холестерина в крови. Благодаря калию в составе батат эффективно понижает давление, положительно влияет на состояние сосудов и помогает справиться со стрессом.

Черная гниль батата – это опасная болезнь, вызываемая грибком Ceratocystis fimbriata, в случаях сильного заражения отмечено до 60% потерь урожая.

Фунгициды способны сдерживать распространения болезни, но они не являются решением проблемы, особенно в условиях ограничений на остатки фунгицидов в продуктах на основных экспортных рынках. Новым подходом к созданию устойчивых к черной гнили культур является селекция с помощью эффекторов.

Эффекторы – это секретируемые патогенами белки, которые изменяют состояние растений-хозяев на молекулярном и клеточном уровнях. Традиционные методы селекции могут занимать много лет и включать в себя множество проб и ошибок. Селекция с помощью эффекторов использует специфические эффекторы патогена для быстрого выявления и отбора растений, обладающих устойчивостью к болезни. Это позволит ускорить селекционные программы, что приведет к созданию сортов сладкого картофеля, устойчивых к черной гнили, и снижению потерь урожая.

Ограниченные знания о биологии C. fimbriata создавали препятствия для борьбы с этим возбудителем болезни. Для решения этой проблемы ученые сосредоточились на определении эффекторных белков, вырабатываемых C. fimbriata во время инфекции.

В ходе исследования был выявлен 31 эффекторный ген C. fimbriata. Составив каталог этих эффекторов, исследователи смогли понять, как гриб заражает сладкий картофель, и определить потенциальных хозяев для выведения устойчивых сортов. Кроме того, было установлено наличие биотрофной фазы, в период которой гриб живет за счет живых клубней сладкого картофеля, прежде чем убить растение. Это позволяет по-новому взглянуть на процесс развития болезни.

Исследование открывает новые факты о биологии C. fimbriata и выявляет потенциальные цели для селекции с помощью эффекторов.

Полученные в ходе исследования сведения об эволюции и устойчивости патогена могут быть использованы для мониторинга болезни, помогая отслеживать распространение C. fimbriata.

Изучением карантинных и других особо опасных грибных возбудителей болезней занимаются в научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР»). Выявление грибных фитопатогенов в подкарантинном материале аккредитованными лабораториями ФГБУ «ВНИИКР» предотвращает риск их проникновения и распространения на территории Российской Федерации.

Источник: Camilo H. Parada-Rojas et al, Effector Repertoire of the Sweetpotato Black Rot Fungal Pathogen Ceratocystis fimbriata, Molecular Plant-Microbe Interactions (2024). URL: https:doi.org/10.1094/MPMI-09-23-0146-FI