Ученые придумали средство от болезней растений на основе пекарских дрожжей
Безопасный для окружающей среды и человека и в то же время эффективный препарат от грибковых болезней растений разработали ученые-инженеры и патологи растений из Калифорнийского университета в Риверсайде, 15 июля сообщает информационный портал научных новостей Phys.org.
Около 70–80% потерь урожая происходит в результате заболеваний, вызванных патогенными грибками. Фунгициды — ключевое оружие в арсенале сельского хозяйства, но они представляют опасность для окружающей среды. Кроме того, со временем у грибков вырабатывается устойчивость к фунгицидам, что ведет к бесконечным поискам новых и улучшенных способов борьбы с грибковыми заболеваниями.
В своей последней разработке ученые использовали естественную защиту растений от грибка. Ученые придумали способ создания белка, блокирующего разрушение клеточных стенок грибками.
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 обнаружила сегмент ДНК, который сообщает растению, как производить PGIP. Ученые 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, которые могли бы исказить эксперимент, и растут быстрее, чем растения.
Убедившись, что дрожжи реплицируются с новой ДНК, исследователи проверили ее на Botrytis cinerea, грибе, вызывающем серую гниль на персиках и других культурах; и на Aspergillus niger, вызывающем черную плесень на винограде и других фруктах и овощах.
Дрожжи, которые имели как полные, так и частичные сегменты ДНК, кодирующие продукцию PGIP, успешно замедляли рост грибов. «Эти результаты подтверждают потенциал использования PGIP в качестве экзогенных агентов для подавления грибковой инфекции, — заявил Янран Ли, доцент кафедры химической и экологической инженерии Колледжа Марлана и Розмари Борнс, — PGIP только подавляют процесс заражения, но, вероятно, не смертельны для каких-либо грибов. Следовательно, применение этого природного пептида на сельскохозяйственных культурах, вероятно, будет иметь минимальное влияние на экологию микробов растений».
Ли также подчеркнул, что PGIP 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 сельском хозяйстве требует длительного периода утверждения. С другой стороны, инженерные PGIP, полученные из природных белков, могут быть быстро 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 сельскохозяйственных культур значительно снижает грибковые заболевания и потери при транспортировке. Авторы нынешнего исследования предполагают, что дрожжи, экспрессирующие PGIP, можно использовать таким же образом.
Ли сообщил, что продолжит разработку PGIP для повышения эффективности и расширения спектра действия против различных патогенных грибов.
