Ученые нашли бактерию, которая защищает рис от болезней

Проблема выращивания риса

Рис является основным продуктом питания примерно для половины населения мира. Выращивание риса требует больших затрат воды, и, по данным немецкой благотворительной организации Welthungerhilfe, около 15% риса культивируется в районах с высоким риском засухи. Таким образом, глобальное потепление становится все более серьезной проблемой роста риса, все чаще приводя к неурожаям и кризисам пропитания.

Неурожаи, вызванные патогенами растений, еще больше усугубляют ситуацию. Сельское хозяйство пытается противодействовать этому с помощью пестицидов. Производство устойчивых к патогенам растений — единственная альтернатива этим экологически вредным агентам — и в настоящее время лишь умеренно успешная. Однако если растения устойчивы к одному патогену благодаря селекции, они обычно более восприимчивы к другим патогенам или менее устойчивы в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Как ученые решают проблему?

По этой причине международная исследовательская группа, в которую входит Институт экологической биотехнологии Технологического университета Граца (TU Graz, Graz University of Technology), уже некоторое время изучает микробиом семян рисовых растений, чтобы установить корреляцию между здоровьем растений и появлением определенных микроорганизмов. Недавно ученые достигли большого прорыва. Они нашли бактерию внутри семян, которая может привести к полной устойчивости к определенному патогену и естественным образом передается от одного поколения растений к другому. Результаты, опубликованные в научном журнале Nature Plants, обеспечивают новую основу для разработки биологических средств защиты растений и дополнительного снижения вредных биотоксинов, продуцируемых патогенами растений.

Микробиом риса

При традиционном выращивании риса в китайской провинции Чжэцзян было замечено, что один генотип рисовых растений (сорт Zhongzao 39) иногда развивает устойчивость к патогену растений Burkholderia plantarii. Этот патоген приводит к неурожаям, а также производит биотоксин, который может вызывать повреждение органов и опухоли у людей и животных, постоянно подвергающихся воздействию. «До сих пор нельзя было объяснить спорадическую устойчивость растений риса к этому патогену», — говорит Томислав Чернава из TU Graz. Вместе с директором института Габриэле Берг и его коллегой по институту Питером Кусстатшером Чернава подробно исследовал микробиом семян риса из разных регионов культивирования в контексте сотрудничества с Чжэцзянским университетом (Ханчжоу) и Нанкинским сельскохозяйственным университетом в Китае, а также Университет Хоккайдо в Саппоро, Япония.

Бактериальный состав как решающий фактор

Ученые обнаружили, что устойчивые растения имеют другой бактериальный состав внутри семян, чем растения, чувствительные к болезням. В частности бактерии рода Sphingomonas значительно чаще встречались в устойчивых семенах. Поэтому исследователи выделили бактерии этого рода из семян и определили бактерию Sphingomonas melonis как ответственный агент за устойчивость к болезням. Бактерия вырабатывает органическую кислоту (антраниловую кислоту), которая подавляет действие патогена и тем самым делает его безвредным. «Это также работает, когда изолированный Sphingomonas melonis применяется к неустойчивым растениям риса. Это автоматически делает их устойчивыми к патогену растений Burkholderia plantarii», — поясняет Томислав Чернава.

Кроме того, бактерия закрепляется в определенных генотипах риса и затем естественным образом передается от одного поколения растений к другому. «Потенциал этого открытия огромен. В будущем мы сможем использовать эту стратегию для сокращения количества пестицидов в сельском хозяйстве и в то же время добиться хороших урожаев», — говорит Чернава.

Читать далее

Минздрав Аргентины раскрыл данные о побочных эффектах у получивших «Спутник V»

Утконос оказался генетической смесью млекопитающих, птиц и рептилий

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят