Антимикробные пептиды шпината показали эффективность против болезней цитрусовых и картофеля
Ученые из Texas A&M AgriLife Research разработали новый подход для борьбы с позеленением цитрусовых (HLB) и болезнью зебрового чипа картофеля — двумя экономически разрушительными заболеваниями сельскохозяйственных культур в США.
Метод использует антимикробные пептиды шпината, известные как дефензины, которые естественным образом защищают растения от широкого спектра патогенов.
В исследовании, опубликованном в Plant Biotechnology Journal, ученые показали, что некоторые дефензины шпината могут обеспечить аналогичную защиту цитрусовым и картофелю, а возможно, и другим культурам. Результаты демонстрируют значительный прогресс в восстановлении урожайности и улучшении качества больных растений.
Восстановление цитрусовых деревьев
Исследователи выбрали пептиды шпината, так как предыдущие работы показали их способность противостоять различным патогенным грибам и бактериям. Поскольку эти пептиды естественным образом содержатся в шпинате, они часто потребляются человеком. В 2021 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) заключило, что диетическое воздействие дефензинов шпината безопасно для населения, включая младенцев и детей.
Пептиды доставлялись в коммерческие цитрусовые деревья с помощью безвредного вируса, разработанного исследователями из Университета Флориды. Вирус естественным образом инфицирует деревья в том же месте, где обитают болезнетворные бактерии. Используя простую процедуру прививки, исследователи смогли применить вирус, который самостоятельно доставлял пептиды, нацеленные на бактерии.
В течение нескольких лет команда наблюдала за реакцией цитрусовых деревьев, зараженных бактерией Candidatus Liberibacter asiaticus (возбудитель позеленения), на лечение специфическими антимикробными пептидами. Были получены многообещающие результаты, включая до 50% увеличение урожайности плодов по сравнению с необработанными деревьями после всего одной обработки.
Восстановление картофеля и перспективы
Кроме того, исследователи изучили, как пептиды шпината могут усиливать иммунный ответ против Candidatus Liberibacter solanacearum. Эта родственная бактерия вызывает болезнь зебрового чипа у картофеля и других овощей.
При экспрессии антимикробных пептидов в растениях картофеля наблюдались:
- Минимальные симптомы болезни.
- Сниженное количество болезнетворных бактерий.
- Значительно меньше характерного обесцвечивания клубней (эффект "зебры").
- Увеличение количества клубней по сравнению с необработанными растениями.
В целом, результаты показывают обнадеживающий эффект двух независимо примененных антимикробных пептидов шпината для цитрусовых и картофеля.
В будущем команда планирует исследовать более широкое применение технологии, включая создание "коктейлей" из нескольких пептидов и их комбинацию с другими стратегиями комплексной борьбы с вредителями, переносящими бактерии.
"Это только начало. Эти антимикробные пептиды многообещающи как новое средство для лечения широкого спектра сельскохозяйственных болезней", — заявил руководитель исследования Кранти Мандади.
Компания Southern Gardens Citrus лицензировала права на технологию дефензинов у Texas A&M и технологию вирусного вектора у Университета Флориды. В партнерстве с Silvec Biologics они работают над коммерциализацией технологии для борьбы с бактерией, вызывающей позеленение цитрусовых. В январе 2024 года Silvec подала заявку в EPA для разрешения коммерческого использования, что является критическим шагом к внедрению инновации.