Вирусы растений представляют собой серьезную и постоянную угрозу для мирового сельского хозяйства в тропических и умеренных регионах. К числу наиболее опасных относятся бегомовирусы — группа ДНК-вирусов, распространяемых белокрылками, которые поражают многие важные сельскохозяйственные культуры, включая баклажаны, томаты, перец, тыквенные, маниоку и хлопчатник. У зараженных растений часто наблюдаются пожелтение и скручивание листьев, замедление роста и снижение урожайности, что приводит к значительным экономическим потерям для фермеров.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Theoretical and Applied Genetics, исследователи выявили ген у баклажана (Solanum melongena), обеспечивающий устойчивость к заражению бегомовирусом. Работа раскрывает ранее неизвестный защитный механизм и подчеркивает явные биологические различия между вирусоустойчивыми и вирусовосприимчивыми растениями.
Исследование проводилось под руководством доцента Соты Коэды из Высшей школы сельского хозяйства Университета Киндай совместно с Надей Шафирой Похан (кандидат наук) из Университета Киндай. По словам доктора Коэды, «Это исследование впервые клонировало ген устойчивости к бегомовирусам у баклажана. Мы также впервые продемонстрировали на растениях, что экзонуклеаза связана с устойчивостью к бегомовирусам».
Исследователи сосредоточили внимание на гене, известном как ген устойчивости к вирусу желтой курчавости листьев баклажана 1 (Ey-1). Этот ген кодирует экзонуклеазу DEDDh, фермент, способный расщеплять нуклеиновые кислоты (ДНК и/или РНК). Проще говоря, этот фермент, по-видимому, повреждает генетический материал вируса, ограничивая его способность размножаться внутри растительных клеток.
Чтобы понять, как работает вирус Ey-1, команда сравнила линии баклажанов, устойчивые к бегомовирусам, с теми, которые были восприимчивы. При заражении вирусом устойчивые растения оставались в основном здоровыми, демонстрируя нормальную форму листьев и рост. В отличие от них, у восприимчивых растений развивалось сильное скручивание листьев и другие симптомы заболевания, типичные для бегомовирусной инфекции.
Разница была не только видимой, но и измеримой. Исследователи обнаружили, что устойчивые к вирусам растения накапливают гораздо меньший уровень вирусной ДНК, чем восприимчивые. Этот результат подтвердил, что Ey-1 не просто уменьшает симптомы, но и активно ограничивает накопление вируса внутри растения. Это различие между устойчивыми и восприимчивыми растениями особенно важно для сельского хозяйства.
Бегомовирусы трудно контролировать, поскольку они передаются белокрылками, с которыми сложно бороться, и которые становятся все более устойчивыми к химическим инсектицидам. В результате фермеры часто прибегают к многократному применению пестицидов, что может нанести вред окружающей среде и представлять опасность для здоровья человека.
«Наши результаты будут способствовать экологически безопасному контролю заболеваний, вызываемых бегомовирусами, и помогут обеспечить продовольственную безопасность», — говорит доктор Коэда.
Результаты исследования имеют значение не только для баклажанов. Понимание механизма действия белка Ey-1, обеспечивающего устойчивость, позволит селекционерам разработать новые сорта сельскохозяйственных культур, обладающие естественной защитой от бегомовирусов. Такие культуры снизят потребность в инсектицидах, поскольку будут воздействовать на сам вирус, а не на насекомых-переносчиков.
Доктор Коэда подчеркивает долгосрочные преимущества такого подхода: «Эти знания можно применить для выведения устойчивых к вирусам культур, что позволит сократить количество инсектицидов, используемых для борьбы с белокрылкой. Это принесет пользу не только окружающей среде, но и здоровью производителей».
Мотивация исследования основана на реальном опыте во время личных наблюдений доктора Коэды во время посещения овощных регионов в Японии и за рубежом, особенно в тропических и субтропических зонах, где вспышки бегомовирусов могут нанести сокрушительный удар по урожаю. Эти наблюдения подчеркивают острую необходимость в надежных решениях, основанных на генетических данных.
В заключение, четко связав один-единственный ген с измеримыми различиями между вирусоустойчивыми и вирусовосприимчивыми растениями, данное исследование закладывает прочную основу для будущих селекционных работ. Открытие гена Ey-1 представляет собой важный шаг на пути к созданию более устойчивых сельскохозяйственных культур и более безопасных и экологически чистых систем производства продуктов питания.
Источник: Kindai University.
На фото: растения, несущие ген устойчивости к вирусу желтой курчавости листьев баклажана 1 (Ey-1), № 820, оставались здоровыми и накапливали гораздо меньше вирусной ДНК, в то время как восприимчивые растения (№ 47) развивали сильное скручивание листьев и симптомы заболевания. Это явное различие подчеркивает, как один-единственный ген может определять, будут ли баклажаны устойчивы к вирусной инфекции или погибнут от нее. Автор фото: доцент Сота Коэда из Высшей школы сельского хозяйства Университета Киндай, Япония.
