Российские ученые нашли РНК-защиту для томатов от опасного грибка
Российские ученые разработали препарат на основе молекул РНК, который защищает томаты от грибка альтернарии. В опытах новая обработка уменьшила поражение листьев до трех раз и оказалась эффективнее химического фунгицида.
Источник: Андрей Супрун / из личного архива. Коллектив лаборатории биотехнологии.
МОСКВА, 9 июня. /Новости науки/. Российские ученые создали экологичную замену химическим средствам для защиты томатов от альтернарии — опасного грибка, который поражает листья и стебли растений. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Исследование провели специалисты Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН и Дальневосточного федерального университета. Работу поддержали РНФ и Правительство Приморского края. Результаты опубликованы в Journal of Fungi.
Альтернария альтерната поражает томаты, картофель, злаки и другие культуры. Грибок вызывает отмирание участков листьев и стеблей. В тяжелых случаях растение погибает. Особенно быстро болезнь развивается в регионах с теплым и влажным климатом.
Обычно с альтернарией борются химическими фунгицидами. Но такие вещества могут попадать в почву и подземные воды. Кроме того, грибки со временем вырабатывают устойчивость к препаратам. Поэтому ученые ищут способы защиты растений, которые действуют точнее и меньше вредят окружающей среде.
Новый препарат основан на двухцепочечных молекулах РНК. Они копируют участки трех генов грибка — Tub2, TEF1a и Alt-a1. Эти гены нужны патогену для роста и деления клеток.
Когда раствор с РНК распыляли на пораженные листья, молекулы проникали в клетки грибка и блокировали работу генов-мишеней. После этого грибок терял способность нормально расти, а инфекция останавливалась. При этом выбранных генов нет в клетках растения, поэтому обработка не вредила томатам.
Ученые проверили метод на карликовых томатах, которые удобно выращивать в лаборатории. Сначала на листья нанесли споры грибка, а через час обработали растения растворами с РНК. Для сравнения часть томатов обработали водой, а часть — химическим фунгицидом, который применяют в сельском хозяйстве.
Через семь дней лучший результат показала РНК, нацеленная на ген Alt-a1. У таких растений площадь пораженных тканей была в три раза меньше, чем у томатов, обработанных водой. РНК против генов Tub2 и TEF1a снизили повреждение листьев в 1,8 и 2,2 раза. Химический фунгицид уменьшил поражение только в 1,4 раза.
У растений, обработанных РНК-препаратами, почти не снизилось содержание хлорофилла. Это зеленый пигмент, который нужен листьям для фотосинтеза. Значит, грибок не смог сильно разрушить клетки листьев и нарушить работу растения.
«Открытие может стать экологически безопасной альтернативой химическим препаратам для защиты растений от опасного грибкового заболевания. Применение разработанной технологии позволит снизить потери продовольствия, исключить накопление токсичных остатков пестицидов в плодах, защитить здоровье потребителей, а также предотвратить загрязнение агроэкосистем химикатами», — сказал руководитель проекта Андрей Супрун.
По словам ученого, сейчас исследователи проверяют новые варианты двухцепочечной РНК, чтобы повысить эффективность технологии. Они также изучают, как томаты отвечают на заражение Alternaria alternata, и оценивают, насколько стабильны молекулы РНК в окружающей среде.
Исследование опубликовано в Journal of Fungi. Метод основан на обработке растений двухцепочечной РНК, которая блокирует жизненно важные гены грибка Alternaria alternata.
Исследование провели специалисты Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН и Дальневосточного федерального университета. Работу поддержали РНФ и Правительство Приморского края. Результаты опубликованы в Journal of Fungi.
Альтернария альтерната поражает томаты, картофель, злаки и другие культуры. Грибок вызывает отмирание участков листьев и стеблей. В тяжелых случаях растение погибает. Особенно быстро болезнь развивается в регионах с теплым и влажным климатом.
Обычно с альтернарией борются химическими фунгицидами. Но такие вещества могут попадать в почву и подземные воды. Кроме того, грибки со временем вырабатывают устойчивость к препаратам. Поэтому ученые ищут способы защиты растений, которые действуют точнее и меньше вредят окружающей среде.
Новый препарат основан на двухцепочечных молекулах РНК. Они копируют участки трех генов грибка — Tub2, TEF1a и Alt-a1. Эти гены нужны патогену для роста и деления клеток.
Когда раствор с РНК распыляли на пораженные листья, молекулы проникали в клетки грибка и блокировали работу генов-мишеней. После этого грибок терял способность нормально расти, а инфекция останавливалась. При этом выбранных генов нет в клетках растения, поэтому обработка не вредила томатам.
Ученые проверили метод на карликовых томатах, которые удобно выращивать в лаборатории. Сначала на листья нанесли споры грибка, а через час обработали растения растворами с РНК. Для сравнения часть томатов обработали водой, а часть — химическим фунгицидом, который применяют в сельском хозяйстве.
Через семь дней лучший результат показала РНК, нацеленная на ген Alt-a1. У таких растений площадь пораженных тканей была в три раза меньше, чем у томатов, обработанных водой. РНК против генов Tub2 и TEF1a снизили повреждение листьев в 1,8 и 2,2 раза. Химический фунгицид уменьшил поражение только в 1,4 раза.
У растений, обработанных РНК-препаратами, почти не снизилось содержание хлорофилла. Это зеленый пигмент, который нужен листьям для фотосинтеза. Значит, грибок не смог сильно разрушить клетки листьев и нарушить работу растения.
«Открытие может стать экологически безопасной альтернативой химическим препаратам для защиты растений от опасного грибкового заболевания. Применение разработанной технологии позволит снизить потери продовольствия, исключить накопление токсичных остатков пестицидов в плодах, защитить здоровье потребителей, а также предотвратить загрязнение агроэкосистем химикатами», — сказал руководитель проекта Андрей Супрун.
По словам ученого, сейчас исследователи проверяют новые варианты двухцепочечной РНК, чтобы повысить эффективность технологии. Они также изучают, как томаты отвечают на заражение Alternaria alternata, и оценивают, насколько стабильны молекулы РНК в окружающей среде.
Исследование опубликовано в Journal of Fungi. Метод основан на обработке растений двухцепочечной РНК, которая блокирует жизненно важные гены грибка Alternaria alternata.
