Исследователи выражают обеспокоенность тем, что изменение климата способствует распространению Xylaria necrophora на новые территории.
Xylaria necrophora — гриб, который сохраняется в почве на растительных остатках. Более мягкие зимы позволяют патогену лучше перезимовывать, сохраняя высокий уровень инфекции к началу следующего сезона. Весной гриб активизируется в условиях избыточной влажности почвы на ранних этапах роста сои. Учащение экстремальных ливней весной создает идеальную среду для заражения молодых корней. Симптомы на листьях проявляются наиболее остро, когда растение испытывает стресс. Если корень уже поврежден грибом, он не справляется с подачей воды в жару, что приводит к быстрой гибели посевов.
Гриб является сапротрофом, то есть он питается мертвой органикой. В условиях климатических изменений фермеры часто переходят на технологию No-till (нулевая обработка почвы) для сохранения влаги. Однако отсутствие вспашки оставляет на поверхности пожнивные остатки, которые служат инкубатором для «пальцев мертвеца».
Фитопатолог из сельскохозяйственного центра Университета штата Луизиана Винсон Дойл долгое время изучал «пальцы мертвеца» на сое в Луизиане, где присутствует болезнь. В прошлом году Дойл и его команда занимались усовершенствованием методов инокуляции гриба, чтобы лучше понять проблему, и теперь они видят результаты своей работы в более ясном свете, пишет В. Тодд Миллер в статье, опубликованной Сельскохозяйственным центром Луизианы (LSU AgCenter).
Многообещающие результаты исследований, проведенных Дойлом и его аспирантами Ричардом Рашем и Геоной Майлз, а также бывшим научным сотрудником Маркосом Уркиа, показывают, что их исследования могут приблизиться к прорыву благодаря постоянному финансированию со стороны Совета по исследованиям и продвижению сои и зерновых культур Луизианы.
Усовершенствование процедур инокуляции позволяет исследователям лучше понять механизм заражения корней растений грибом и дает им возможность оценить меры контроля, которые могут ограничить распространение инфекции.
«Хотя ослабление стержневого корня по-прежнему влияет на всхожесть, количественная оценка снижения роста корней между зараженными и незараженными растениями позволяет нам изучать взаимодействие патогена с корнями растений», — сказал Дойл.
Это позволяет команде начать понимать механизм заражения корней грибом, генетические инструменты, используемые патогеном для заражения корней, генетические инструменты, используемые растениями для сопротивления инфекции, а также выявлять потенциально устойчивый к Xylaria necrophora генофонд. Эти усовершенствованные процедуры инокуляции также позволяют команде оценивать меры контроля, которые могут ограничить распространение инфекции.
«Мы давно подозревали, что патоген поражает корни и ограничивается этим органом, в то время как вторичные метаболиты, токсичные для растения, транспортируются из корней в листья. Транскриптомный анализ растений, инокулированных в контролируемых условиях и в полевых условиях, предоставил доказательства того, что Xylaria necrophora ограничена корневой системой своих хозяев, поскольку мРНК, полученная от патогена, не обнаруживается в образцах листьев. Анализ выполнил Ричард Раш», — сказал Дойл.
По словам Дойла, дальнейший анализ данных направлен на характеристику защитных механизмов, используемых как хлопчатником и соей, так и другими растениями-хозяевами, которые, по-видимому, устойчивы к этому патогену.
Цель команды – определить это, изучая реакции растения-хозяина на метаболиты, продуцируемые Xylaria necrophora. Реакции тестируются путем воздействия на корни бесклеточных культуральных фильтратов и извлечения из них мРНК.
«Цель этого эксперимента — разграничить реакцию растения-хозяина на метаболиты и реакцию на колонизацию корней грибами», — сказал Раш.
Дойл добавил, что, поскольку увядание стержневого корня, вероятно, распространяется через растительные остатки, команда ищет способы ограничить сохранение болезни на остатках сои и предотвратить заражение корневой системы.
Три бактериальных изолята, выделенные из растительных остатков, показали многообещающие результаты в подавлении роста Xylaria necrophora. В настоящее время проводятся экспериментальные инокуляции корней сои, обработанных этими бактериальными изолятами, для подтверждения ингибирующего эффекта при взаимодействии патогена с растением-хозяином.
«Эти бактерии предоставляют возможность разработать средства биологического контроля против увядания корневой системы, но в этой области еще предстоит провести много исследований», — сказал Раш.
Источник: LSU AgCenter. Автор: В. Тодд Миллер.
На заглавном фото вы видите стержневой корень сои с почерневшей тканью, пораженной Xylaria necrophora. Автор фото: Ричард Раш, LSU AgCenter.
