Селекционеры разработали коммерческие трансгенные линии сорта Кеннебек, способные одновременно противостоять вирусу картофеля Y (PVY) и вирусу скручивания листьев картофеля (PLRV), которые вызывают потери урожая до 80%. Это достижение позволяет сохранить урожайность и качество продукции и предоставляет ключевой инструмент для снижения производственных потерь одного из самых потребляемых продуктов питания в мире.
Картофель, принадлежащий к семейству паслёновых, входит в список важнейших культур для продовольственной безопасности. Поэтому исследования в области борьбы с вирусами, поражающими картофель, имеют важное значение, поскольку такие заболевания, как вирус картофеля Y (PVY) и вирус скручивания листьев картофеля (PLRV), вызывают снижение урожайности и качества клубней, что приводит к значительным экономическим потерям для производителей.
В связи с этим группа специалистов из INTA (Национального института сельскохозяйственных технологий Аргентины) и CONICET (Национальный совет по научным и техническим исследованиям) разработала коммерческие линии сорта Кеннебек, способные одновременно противостоять обоим вирусам.
«Вирусные инфекции представляют собой серьезную угрозу для производства картофеля, поскольку они могут значительно снизить не только урожайность, но и качество клубней», — пояснила Сесилия Васкес Ровере, научный сотрудник Института агробиотехнологий и молекулярной биологии (IABIMO) INTA-Conicet.
На сегодняшний день зарегистрировано около 50 вирусов и один вироид, которые естественным образом поражают картофель. Среди них наиболее важными и опасными вирусами картофеля в мире являются вирус картофеля Y (PVY, род Potyvirus, семейство Potyviridae) и вирус скручивания листьев картофеля (PLRV, род Polerovirus, семейство Solemoviridae).
«Оба заболевания передаются тлями и распространены в большинстве районов выращивания картофеля по всему миру», — отмечает Васкес Ровере. Вирус PVY может снизить общий урожай и товарный урожай на 49% и 65% соответственно. Аналогично, сообщается, что заражение вирусом PLRV приводит к потере общего урожая на 60% и потере товарного урожая клубней на 88%.
В природе эти вирусы стабильно сосуществуют, вызывая аддитивный или синергетический эффект на рост и продуктивность, что подчеркивает важность использования безвирусного семенного картофеля или устойчивых сортов для снижения воздействия таких инфекций.
В этой связи Васкес Ровере отметила, что «в течение нескольких вегетационных сезонов две отобранные трансгенные линии сорта Кеннебек неизменно демонстрировали высокую устойчивость к обоим вирусам, не вызывая потерь урожая или существенных фенотипических изменений». Она также подчеркнул вклад Гильермо Агуадо, который оказал не только техническую, но и финансовую поддержку в реализации проекта, обеспечивая постоянное соблюдение действующих правил CONABIA.
По словам Васкес Ровере, «эти результаты представляют собой значительный шаг вперед, демонстрируя возможность достижения двойной устойчивости к вирусам PVY и PLRV при сохранении исходных агрономических характеристик сорта».
Генетическая модификация картофеля для придания ему устойчивости к вирусам предлагает устойчивый подход с меньшим воздействием на окружающую среду. Она также преодолевает ключевые проблемы традиционной селекции, такие как сложность генетики тетраплоидного картофеля и необходимость работы с большими популяциями, сокращая время, необходимое для получения новых материалов, и сохраняя генофонд элитного сорта, за исключением внедренного признака.
«Устойчивость, обеспечиваемая капсидным белком вирусов, была одной из первых трансгенных стратегий, продемонстрировавших способность придавать растениям устойчивость (или толерантность) к вирусам. Другая стратегия достижения вирусной устойчивости включает механизм РНК-сайленсинга», — пояснила Наталья Алмасия, исследовательница из IABIMO.
Внедрение генов капсидного белка вирусов (например, вируса табачной, огуречной мозаики, мозаики люцерны или салата) в геном растений — это классический метод создания трансгенных растений, устойчивых к вирусным инфекциям, основанный на концепции «защиты, опосредованной белком оболочки» (coat protein-mediated resistance, CP-MR).
В данном случае, целью получения трансгенных растений с устойчивой и одновременной защитой от вирусов PVY и PLRV, исследовательская группа IABIMO разработала трансгенные растения картофеля Кеннебек, экспрессирующие кодирующую последовательность капсидного белка мозаики салата, обеспечивающую гетерологическую устойчивость к PVY, а также последовательность ORF2, обеспечивающую устойчивость к PLRV путем подавления специфической РНК.
«Эти трансгенные линии картофеля сорта Кеннебек были охарактеризованы молекулярно и фенотипически, а также оценена их устойчивость к инфекциям, вызываемым обоими вирусами», — сказала Алмасия, отметив, что это достижение является значительным, поскольку позволило получить линии картофеля, имеющие коммерческую ценность, устойчивые как к вирусу PVY, так и к вирусу PLRV, при сохранении агрономических характеристик исходного сорта как в тепличных, так и в полевых условиях.
«Результаты демонстрируют эффективную и долгосрочную стратегию, предлагающую экологически устойчивую альтернативу для борьбы с этими вирусными заболеваниями», — заключила исследователь из IABIMO.
Источник: официальный портал Правительства Аргентины.