Ученые ищут способы сократить применение фунгицидов
Около 70-80% потерь урожая из-за микробных заболеваний вызвано грибами. Фунгициды — ключевое оружие в арсенале сельского хозяйства, но они представляют опасность для окружающей среды. Со временем у грибов вырабатывается устойчивость к фунгицидам, что ведет к бесконечным поискам новых и улучшенных способов борьбы с грибковыми заболеваниями.
Последняя разработка использует естественную защиту растений от грибка. В статье, опубликованной в журнале «Биотехнологии и биоинженерия», инженеры и патологи растений из Калифорнийского университета в Риверсайде описывают способ создания белка, который блокирует разрушение клеточных стенок грибами, а также способ производства этого белка в количестве для наружного применения в качестве природного фунгицида. Эта работа может привести к новому способу борьбы с болезнями растений, который снижает зависимость от обычных фунгицидов.
Чтобы проникнуть в ткани растений, грибы вырабатывают ферменты, которые с помощью каталитических реакций разрушают плотные клеточные стенки. Среди них — полигалактуроназы, или PG, но растения не беспомощны против этой атаки. Растения производят белки, называемые PG-ингибирующими белками, или PGIP, которые замедляют катализ.
Группа исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружила сегмент ДНК, который сообщает растению, как производить PGIP в обычных зеленых бобах. Они вставили полные и частичные сегменты в геномы пекарских дрожжей, чтобы дрожжи вырабатывали PGIP. Команда использовала дрожжи вместо растений, потому что дрожжи не имеют собственных PGIP, чтобы замутить эксперимент и растут быстрее, чем растения.
Убедившись, что дрожжи реплицируются с новой ДНК, исследователи представили ее культурам Botrytis cinerea, грибка, вызывающего серую гниль на персиках и других культурах, и Aspergillus niger, вызывающий черную плесень на винограде и других фруктах и овощах.
Также читайте: Древесный гриб сокращает количество пестицидов при выращивании томатов
Дрожжи, которые имели как полные, так и частичные сегменты ДНК, кодирующие продукцию PGIP, успешно замедляли рост грибов. Результат показывает, что дрожжи производили достаточно PGIP, чтобы сделать метод потенциальным кандидатом для крупномасштабного производства.
«Эти результаты подтверждают потенциал использования PGIP в качестве экзогенных агентов для подавления грибковой инфекции», — сказал Янран Ли, доцент кафедры химической и экологической инженерии Колледжа Марлана и Розмари Борнс, который работал над проектом с патологом растений Александром Путманом в Кафедра микробиологии и патологии растений. «PGIPs только подавляют процесс заражения, но, вероятно, не смертельны для каких-либо грибов. Следовательно, применение этого природного пептида, полученного из растительного белка, на сельскохозяйственных культурах, вероятно, окажет минимальное влияние на экологию микробов растений».
Ли также сказал, что PGIP, вероятно, биоразлагаются на встречающиеся в природе аминокислоты, что означает меньшее потенциальное воздействие на потребителей и окружающую среду по сравнению с синтетическими низкомолекулярными фунгицидами.
«Создание трансгенных растений занимает много времени, а применение таких трансгенных культур в сельскохозяйственной промышленности требует длительного периода утверждения. С другой стороны, разработанные PGIP, полученные из природных белков, применимы в качестве ускоренного продукта для FDA. одобрения, если они могут быть использованы экзогенно, как фунгицид », — сказал Ли.
Настроив дрожжи немного по-другому, исследователи смогли заставить их выделять PGIP для внешнего применения. Предыдущие исследования показали, что сублимационная сушка естественных микробов на яблоках с последующим восстановлением их в растворе и опрыскиванием посевов значительно снижает грибковые заболевания и потери при транспортировке. Авторы предполагают, что дрожжи, экспрессирующие PGIP, можно использовать таким же образом. Однако они предупреждают, что, поскольку растения также формируют полезные отношения с некоторыми грибами, будущие исследования должны гарантировать, что растения только отталкивают вредные грибы.
Ли продолжит разработку PGIP для повышения эффективности и расширения спектра действия против различных патогенных грибов. Тем временем Ли и Путман будут продолжать оценивать потенциал использования сконструированных PGIP для подавления грибковых заболеваний до и после сбора урожая.
Источник: Калифорнийский университет в Риверсайде
