Ученые разработали платформу быстрого генного скрининга для повышения устойчивости сельхозкультур к болезням

Патогены растений — организмы, вызывающие болезни растений, — значительно снижают продуктивность сельского хозяйства и представляют собой постоянную угрозу глобальной продовольственной безопасности. Например, ежегодно по всему миру возбудители ржавчины приводят к потерям урожая на сумму около 1 млрд долларов США.

Ученые из Государственного объединения научных и прикладных исследований национального агентства Австралии (CSIRO), основываясь на достижениях в области синтетической биологии, генетики и молекулярной патологии растений, разработали новую платформу быстрого генного скрининга, которая позволяет выявлять новые эффекторные гены авирулентности у патогенов растений. Передовая технология скрининга — это технологический прорыв в изучении процессов устойчивости растений к болезням, который позволяет разрабатывать новые генетические стратегии для защиты растениеводства и борьбы с болезнями.

Новый метод в будущем окажет огромное влияние на развитие устойчивых к патогенам культур, поскольку позволяет проводить с беспрецедентной скоростью высокопроизводительный скрининг сложного набора ДНК всего генома одного организма в клеточной среде растения. Это расширяет возможности отбора более устойчивых к болезням культур и помогает контролировать патогены. Данная технология позволит решать важные задачи в области биобезопасности, поскольку изменение климата повышает риск вспышек болезней растений.

Ученым также удалось идентифицировать несколько новых эффекторных генов авирулентности в патогене стеблевой ржавчины пшеницы, сократив продолжительность исследования с десятилетий до нескольких месяцев.

Эффекторные гены патогенов растений, таких как ржавчинные грибы, кодируют белки, которые подавляют иммунные реакции растений. Однако если растение распознает эти белки патогена, оно может активировать защитные механизмы и остановить инфекцию. Следует отметить, что подобная методика исследования может быть применена к другим культурам и патогенам.

Иммунитет растений в ряде случаев не может справиться с фитопатогенными микроорганизмами, в этом случае производители могут использовать средства защиты растений различного состава. Биологические средства защиты растений, такие как биопестициды, помогают бороться с микроорганизмами, при этом не нанося вред окружающей среде. Во Всероссийском центре карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») ведутся разработки эффективных средств борьбы с бактериальными и грибными болезнями.

Источник: Taj Arndell et al, Pooled effector library screening in protoplasts rapidly identifies novel Avr genes, Nature Plants (2024). DOI: 10.1038/s41477-024-01641-y