Исследователи проанализировали эффективность бактерии в борьбе с кофейной ржавчиной

Новое исследование проанализировало потенциал бактерии для биологического контроля грибка Hemileia vastatrix, вызывающего кофейную ржавчину — серьёзную проблему для бразильских производителей кофе. Статья опубликована в журнале BMC Microbiology.

Симптомы болезни — жёлтые пятна, похожие на ожоги, на листьях растения. Ржавчина нарушает фотосинтез, листва увядает, а производящие зёрна ягоды не развиваются, пока дерево не начинает напоминать скелет. Обычно болезнь контролируют медьсодержащими пестицидами, которые могут негативно влиять на окружающую среду.

Исследование включало как фундаментальные, так и прикладные задачи. Учёные хотели понять, как бактерии, обитающие на листьях кофейного дерева, выдерживают как соединения, производимые самим растением, так и стрессы от солнца и дождя. Также они решили выяснить, могут ли эти бактерии бороться с грибком, вызывающим ржавчину.

Случайная метагеномика

Первый шаг состоял в анализе экспрессируемых меток последовательностей (EST) Coffea arabica и C. canephora, созданных Бразильским проектом генома кофе. Среди EST-последовательностей от листьев кофе исследователи обнаружили последовательности, которые сочли загрязняющими. Анализ в базе данных показал, что они, вероятно, принадлежат бактериям рода Pseudomonas spp.

Это открытие стимулировало дальнейшее исследование. Учёные изолировали бактерии с листьев кофе и вырастили их на питательной среде. Под ультрафиолетовым светом Pseudomonas выглядит фиолетовой и легко выделяется. Одну из собранных бактерий, названную MN1F, секвенировали.

Характеристики и потенциал бактерии MN1F

Анализ генома MN1F выявил несколько интересных особенностей:

• У неё есть система секреции, отражающая потребность выживать в среде, полной грибов и других бактерий. Эта система производит антибактериальные и противогрибковые соединения.
• Обнаружены белки, связанные с защитой от водного стресса.

Физиологические эксперименты, где бактерии культивировали в разных средах, подтвердили наблюдения:

• MN1F обладает значительной способностью выдерживать сильное осмотическое давление (аналогично эффекту засухи на листьях).
• Бактерия способна разлагать фенольные соединения растения, которые могут быть для неё вредны, превращая их в материал для собственного выживания.

Тесты на биологический контроль

Исследователи провели серию тестов, чтобы выяснить, может ли MN1F предотвратить или подавить развитие H. vastatrix:

• Тесты проводились в условиях лаборатории и теплицы.
• Включали попытку ингибировать in vitro прорастание грибка.

Результат: Во всех экспериментах бактерия доказала способность ингибировать развитие спор (репродуктивных единиц) и мицелия (нитевидной сети, содержащей генетический материал гриба). Это указывает на её потенциал для биологического контроля кофейной ржавчины.