Учёные нашли ключ к решению серьёзной проблемы виноградников

Болезни виноградной лозы (Grapevine Trunk Diseases, GTDs) — бич владельцев виноградников по всему миру, которые по состоянию на 2012 год наносили ежегодный экономический ущерб более чем в $1,5 млрд. Хотя исследователи давно знали, что множество патогенных грибов объединяются против лозы, механизм их совместного действия оставался загадкой.

Международная группа исследователей под руководством Университета Массачусетса в Амхерсте обнаружила ранее неизвестный механизм, используемый группой патогенных грибов, совместно ответственных за гибель лоз. При этом, похоже, на горизонте появилось довольно простое и экономичное решение.

GTDs могут уничтожать до 30% лоз на одном винограднике в год и обычно атакуют старые, укоренившиеся растения. Только в Калифорнии ежегодные потери от GTD составляют 14% от общей стоимости производимого винограда.

Грибы, вызывающие GTD, обычно проникают в систему лозы через раны от обрезки и, укоренившись, образуют гниющий канкер, который постепенно расширяется, растворяя древесную часть лозы изнутри и убивая растение. Растворить жёсткую целлюлозно-лигниновую структуру древесины непросто, но консорциум грибов нашёл способ, что ставило учёных в тупик.

«Недостающим звеном было понимание того, что именно очень маленькие соединения, производимые грибами, делают с виноградной лозой», — говорит Барри Гудделл, профессор микробиологии и старший автор статьи.

Исследователи обнаружили, что некоторые грибы, вызывающие GTD, производят разные типы малых соединений, которые выделяются в древесину лозы. Одно из этих соединений отвечает за восстановление железа. Обычно мы сталкиваемся с железом в форме химического соединения Fe³⁺. Восстановление железа из Fe³⁺ в Fe²⁺ создаёт почву для серьёзных проблем.

«Но это не вся история, — говорит Гудделл. — Мы также обнаружили, что другой набор малых соединений, производимых другими грибами в консорциуме, очень хорошо продуцирует перекись водорода (H₂O₂). Когда перекись водорода встречается с восстановленным железом — БУМ! — реакция высвобождает множество кислородных радикалов, которые повреждают древесную ткань, вызывая болезнь, почти подобную раку».

Короче говоря, разные грибы, каждый из которых производит один из двух типов малых соединений, необходимых для «внеклеточной бомбы», научились объединяться, смешивать свои химические вещества и использовать их, чтобы разрушить целлюлозные стенки клеток лозы. Как только клеточные стенки пробиты, грибы могут питаться богатой сахаром жидкостью, которая когда-то была клеточной структурой, поддерживающей рост самой лозы.

К счастью, существует потенциальное решение — антиоксиданты и низкотоксичные хелаторы, которые, вероятно, ежедневно присутствуют в рационе потребителей. Часто добавляемые в продукты для сохранения свежести, они также прерывают производство восстановленного железа и перекиси водорода и улавливают производимые грибами кислородные радикалы.

«Кроме того, — отмечает Гудделл, — существуют некоторые бактерии и грибы, которые производят эти антиоксидантные и хелатирующие соединения. Наше исследование показывает, что мы можем управлять GTD и останавливать их с помощью методов "биоконтроля", увеличивая естественное присутствие этих антагонистических организмов на лозах».

«Конечно, предстоит ещё работа, — говорит Гудделл. — Патологам виноградников нужно проверить наши выводы в полевых условиях, а другим микробиологам — верифицировать нашу работу. Но у нас уже есть коллеги в составе нашей большой команды, которые этим занимаются, и мы уверены, что это исследование представляет собой прорыв в понимании этой разрушительной болезни виноградников и способов борьбы с ней».

Исследование было недавно опубликовано в журналах Fungal Biology и Frontiers in Plant Science.