Визуальные оценки симптомов растений традиционно используются для количественной оценки тяжести заболевания. Тем не менее, методологии, используемые для оценки этих фенотипов, часто субъективны и не позволяют отслеживать прогрессирование заболевания с самых ранних стадий. Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме разработали инновационный метод раннего обнаружения фузариозного увядания томатов путем мониторинга едва заметных изменений в использовании воды растениями. Их работа показывает, что измерение характеристик водного баланса, таких как скорость транспирации, может идентифицировать болезнь задолго до появления визуальных симптомов.
Исследователи предположили, что количественный анализ физиологических жизненно важных функций всего растения может быть использован для объективного определения здоровья сельхозкультур, обеспечивая более чувствительный способ обнаружения заболевания, и на основании этого разработали новаторский подход. Он обеспечивает чувствительный количественный подход к оценке серьезности заболеваний, вирулентности патогенов и восприимчивости растений, предлагая селекционерам и исследователям мощный инструмент для снижения потерь урожая и повышения устойчивости сельского хозяйства.
Исследование, проведенное аспирантом Шани Фридман (Гольдфарб) под руководством профессора Менахема Мошелиона из Института растениеводства и генетики в сельском хозяйстве Еврейского университета в Иерусалиме, продемонстрировало новый подход к обнаружению фузариозного увядания томатов на самых ранних стадиях, задолго до того, как симптомы станут заметными.
Это исследование имеет важное значение для науки о растениях, предоставляя селекционерам и ученым надежный метод для улучшения раннего обнаружения заболеваний и углубления понимания взаимодействия растений и патогенов. Исследование опубликовано в журнале Plant Disease.
Фузариозное увядание, вызываемое почвенным грибом Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, является разрушительным заболеванием, которое приводит к значительным экономическим потерям во всем мире. Традиционно обнаружение болезней растений, таких как фузариозное увядание, основывается на визуальных оценках, которые часто могут быть субъективными и неточными. К тому времени, когда симптомы становятся заметными, существенный ущерб обычно уже нанесен.
Однако ученые пошли по другому пути, фокусируясь на точных измерениях водного соотношения с использованием высокопроизводительной системы физиологического фенотипирования.
Исследовательская группа использовала передовую технологию лизиметра для непрерывного мониторинга скорости транспирации и изменений биомассы растений томата в полуконтролируемой тепличной среде. Примечательно, что они наблюдали снижение скорости транспирации растений за несколько дней или недель до появления каких-либо визуальных симптомов.
«Мы показываем, что связанные с водой физиологические признаки, такие как транспирация, могут выступать в качестве чувствительных, надежных ранних индикаторов заражения Fusarium. Мы смогли количественно измерить, как растения реагируют на патоген задолго до того, как они проявили традиционные видимые симптомы заболевания», - пояснила Шани Фридман.
Количественный метод исследования не только выявляет заболевание на ранней стадии, но и измеряет вирулентность патогена и восприимчивость растений. Это дает исследователям и фермерам четкие числовые данные для определения того, насколько агрессивно патоген влияет на урожай, и для оценки того, насколько различные сорта томатов сопротивляются или переносят фузариозное увядание.
Доктор Шей Ково, ключевой сотрудник кафедры фитопатологии и микробиологии, подчеркнул более широкую значимость результатов. «Данный количественный подход открывает новые направления для изучения взаимодействий растений и патогенов. Он позволяет нам лучше понять, как патогены влияют на растения на ранних стадиях заболевания».
Профессор Менахем Мошелион отметил потенциал методологии за пределами томата: «Наш подход открывает захватывающие возможности не только для томатных растений, но и для сельскохозяйственных практик в целом. Раннее обнаружение посредством физиологического мониторинга может значительно сократить потери урожая и повысить устойчивое управление сельским хозяйством».
Инновационная методология имеет потенциал не только для томатов. Исследовательская группа также успешно применила ее к растениям картофеля, зараженным фитофторозом, продемонстрировав универсальность своей системы физиологического мониторинга для других важных заболеваний растений.
Источник: Hebrew University of Jerusalem.
На фото - колбы Эрленмейера, содержащие культуры различных изолятов Fusarium, используемые для заражения растений томатов в исследовании. Источник фото: Plant Disease (2025). DOI: 10.1094/PDIS-07-24-1523-RE.