Кальций может защитить растения картофеля от бактериального увядания — ученые

Ученые обнаружили, что кальций играет значительную роль в повышении устойчивости растений картофеля к бактериальному увяданию. Полученные результаты открывают новые возможности для комплексных стратегий борьбы с болезнями, включая возможность внесения кальциевых добавок в почву как часть комплексного подхода к борьбе с бактериальным увяданием картофеля.

Исследование опубликовано в журнале Applied and Environmental Microbiology.

Комплекс видов Ralstonia solanacearum (RSSC) представляет собой фитопатогенную группу бактерий, вызывающую бактериальное увядание некоторых сельскохозяйственных культур.

«Наша исследовательская группа уже много лет занимается изучением патосистемы картофеля Ralstonia solancearum, уделяя особое внимание выведению сортов картофеля, устойчивых к бактериальному увяданию», — сказала соавтор исследования Мария Инес Сири, доктор философии из Департамента Биологические науки, Республиканский университет в Монтевидео, Уругвай.

Патосистемы, подобные этой, представляют собой подсистемы экосистем, которые конкретно определяются паразитизмом, где паразитом является любой вид, который проводит значительную часть своей жизни, обитая и получая питательные вещества от хозяина. Сири сообщила, что до сих пор взаимосвязь между иономом растений картофеля (минеральным и микроэлементным составом) и уровнем устойчивости к RSSC не изучалась.

В новом исследовании ученые начали исследование с использованием генотипов растений картофеля с разными уровнями устойчивости к бактериальному увяданию. Этот подход позволил исследователям изучить, как различные уровни естественной устойчивости растений могут быть связаны с их минеральным составом.

Исследователи оценили содержание минералов в различных частях растения картофеля, таких как ксилемный сок, корни, стебли и листья, сосредоточив внимание на взаимосвязи между этими минералами, особенно кальцием, и устойчивостью растений к бактериальному увяданию.

После этой оценки минералов ученые изучили влияние кальция на несколько аспектов, связанных с вирулентностью патогена, включая скорость его роста, способность образовывать биопленки и подвижность.

Кроме того, они оценили влияние кальция на повышение устойчивости растений посредством контролируемых испытаний инокуляции, предоставив всестороннее представление о том, как добавки кальция потенциально могут укрепить защитные механизмы растения картофеля против бактериального увядания.

Команда обнаружила положительную взаимосвязь между концентрацией кальция и уровнем устойчивости генотипов картофеля к бактериальному увяданию. Они также обнаружили, что добавление кальция к картофелю способно значительно снизить скорость роста возбудителя, вызывающего увядание, и отрицательно повлиять на способность возбудителя образовывать биопленки и перемещаться, что имеет решающее значение для его вирулентности и способности вызывать заболевания.

«Мы планируем углубиться в понимание того, как кальций влияет на патосистему на транскриптомном уровне, включая защитные механизмы растений и вирулентность патогена. Мы также стремимся изучить роль микробиома растений в устойчивости и разработать практические стратегии управления полями, которые включают в себя удобрение кальцием».

По словам Сири, это первое исследование, в котором используются микрофлюидные камеры для мониторинга роста патогенов и образования биопленок в условиях, имитирующих сосудистую систему растения. Этот инновационный подход позволил получить ценную информацию о том, как добавки кальция могут препятствовать способности патогена образовывать биопленки, что является ключевым фактором его вирулентности.

«Кроме того, это методологическое достижение не ограничивается только нашим текущим исследованием, но также открывает перспективы для будущих исследований этого важного сосудистого патогена», — сказал Сири.

«Предлагая новый инструмент для детального наблюдения и анализа, наш подход может быть использован в дальнейших исследованиях, чтобы разгадать сложности взаимодействия растений и патогенов и изучить новые стратегии борьбы с болезнями».

Источник: Американское общество микробиологии