В новом исследовании применение экзогенной аминокислоты L-цитруллина в качестве внекорневой подкормки снизило индекс тяжести поражения томатов агрессивным патогеном ToBRFV на рекордные 64,5%. Ученые доказали, что активация внутренних метаболических резервов растения позволяет сохранять высокую биомассу, фотосинтетическую активность и частично купировать внешние симптомы болезни даже в условиях активной репликации вирусных частиц в тканях.
Фитовирусы представляют собой исключительно серьезную угрозу из-за их быстрых циклов репликации, разнообразных механизмов передачи и высоких темпов рекомбинации и мутации. Эти особенности позволяют им быстро обходить генетическую устойчивость хозяина.
Кроме того, в отличие от фитопатогенных грибов или бактерий, вирусные инфекции невозможно искоренить или контролировать с помощью обычных агрохимикатов после заражения растений.
Следовательно, томатная промышленность постоянно сталкивается с борьбой против вирусных вспышек, чтобы предотвратить разрушительные фитосанитарные чрезвычайные ситуации и серьезные экономические потери.
В настоящее время вирус бурой морщинистости плодов томата (ToBRFV) или вид Tobamovirus fructirugosum представляет собой один из наиболее агрессивных вирусов, представляющих угрозу для урожая томатов.
Важно отметить, что ToBRFV может преодолевать устойчивый ген резистентности Tm-22, используемый в коммерческих сортах для защиты от других тобамовирусов, а серьезные вспышки приводят к снижению урожайности до 100%. Впервые о ToBRFV сообщили в 2014 и 2015 годах в Израиле и Иордании, после чего он быстро распространился в другие страны.
Этот патоген обладает высокой контагиозностью и передается механическим путем через инвентарь, одежду персонала и даже прикосновения. Вирус вызывает деформацию листьев, хлороз и появление характерных некротических бурых пятен на плодах, полностью лишая урожай товарного вида.
Традиционные методы борьбы сводятся к уничтожению и сжиганию зараженных кустов, что оборачивается для тепличных комплексов многомиллионными экономическими убытками. В этих условиях поиск экологически безопасных и доступных биологических агентов, способных стимулировать внутренний иммунитет растений, стал приоритетом для аграрной науки.
Группа исследователей из Италии и Боснии и Герцеговины обратила внимание на L-цитруллин — органическую аминокислоту, которая ранее успешно зарекомендовала себя как мощный протектор растений от абиотических стрессов, таких как засуха, засоление почв и экстремальные температуры.
В рамках эксперимента ученые решили проверить, сможет ли это соединение сработать против вирусной угрозы. Для этого здоровые саженцы томатов в течение 6 недель подвергались еженедельной внекорневой обработке — их листья опрыскивали раствором L-цитруллина. Через 7 дней после стартовой обработки половину опытной группы растений умышленно инокулировали, то есть механически заразили вирусом ToBRFV. На протяжении последующих недель биологи скрупулезно отслеживали динамику развития заболевания, измеряя индекс его тяжести, скорость накопления вирусной нагрузки, а также ключевые морфофизиологические параметры, включая высоту стеблей, площадь листьев, общую биомассу и уровень содержания хлорофилла.
Результаты эксперимента превзошли первоначальные ожидания. Листовая подкормка L-цитруллином привела к колоссальному снижению индекса тяжести заболевания — показатель поражения упал на 64,5% по сравнению с контрольной группой, не получавшей аминокислоту.
Обработанные томаты, несмотря на факт инфицирования, показали частичное или полное исчезновение типичных симптомов вирусной мозаики и морщинистости на листовых пластинах. Более того, растения сохранили высокие темпы роста, хорошую биомассу и насыщенный цвет листьев, а содержание хлорофилла в них практически не уступало абсолютно здоровым образцам.
При этом L-цитруллин никак не повлиял на концентрацию самого вируса внутри растительного организма — накопление вирусных частиц в тканях обработанных и необработанных томатов шло с одинаковой интенсивностью. Это означает, что аминокислота не уничтожает патоген физически, а выступает в роли мощного иммуномодулятора. Она индуцирует состояние повышенной толерантности, помогая томатам успешно развиваться, фотосинтезировать и формировать зеленую массу вопреки присутствию вируса.
Данная работа впервые в истории растениеводства открывает дорогу к внедрению L-цитруллина как устойчивой, экономически выгодной и безопасной стратегии защиты пасленовых культур от разрушительного воздействия ToBRFV.