Ежегодно до 30% урожая картофеля теряется из-за мягкой гнили, которую вызывают бактерии родов Pectobacterium и Dickeya. Обработка хранилища пестицидами и соединениями хлора опасна и может привести к отравлениям. Российские биологи предложили бороться с мягкой гнилью при помощи вирусов-бактериофагов, которые уничтожают специфические виды бактерий, но не вредят клеткам картофеля или людям. Результаты опубликованы в журнале Viruses.
Смеси различных бактериофагов, или фаговые коктейли, используются в сельском хозяйстве против болезней растений. Благодаря им удается сократить экономические потери из-за порчи продукции. Но пока попытки защитить картофель от мягкой гнили не идут дальше лабораторной пробирки и модельных штаммов, а такие условия отличаются от реальных. Чтобы решить эти проблемы, нужно четко определить список патогенных бактерий, вредных для картофеля. Затем — отобрать фаги, которые справляются с ними лучше всего, выделить и очистить их культуру, наладить технологию применения в условиях хранилищ и создать методы оценки результатов. Этим и занялись ученые из Российского университета дружбы народов, которые проверили технологию в хранилище в сезоне 2019-2020.
«Чтобы применять фаговый коктейль против мягкой гнили в промышленных масштабах, нужно ответить на множество вопросов по геномике бактерий Pectobacterium и вирусов, которые специализируются на них, лучше понять молекулярно-биологические основы их взаимодействия. Также нужно разобраться с техническими деталями — производством коктейля и формой его применения и получить разрешения на законодательном уровне. Наше исследование поможет решить эти проблемы», — рассказал доктор биологических наук Александр Игнатов, профессор агробиотехнологического департамента РУДН.
Биологи РУДН вместе с коллегами из Исследовательского центра «ФитоИнженерия», Института биоорганической химии им. Овчинникова и Шемякина РАН, а также МГУ им. М.В. Ломоносова собрали пораженные образцы картофеля из промышленных хранилищ, чтобы определить основные патогенные бактерии. Штаммы различали при помощи ПЦР-теста и по вариациям в последовательности гена 16S рРНК. Ученые выяснили, что штаммы, которые по внешнему виду относились к Pectobacterium carotovorum, на самом деле принадлежали к недавно определенному виду Pectobacterium versatile. Кроме него, самыми распространенными оказались штаммы Pectobacterium brasilense и Pectobacterium polaris, которые часто встречаются на полях Центральной и Восточной Европы. А вот Pectobacterium atrosepticum и представителей рода Dickeya, которые вызвали вспышки заболеваний в начале двухтысячных годов, в образцах не оказалось.
Микробиологи протестировали на этих штаммах 50 бактериофагов и отобрали самые эффективные разновидности. При этом ученые по геномым последовательностям определили вирусы, которые будут уничтожать бактерии, а не просто заражать их, встраиваться в их геном и переходить в «спящий режим». Коктейль проверили в промышленном хранилище картофеля в Агропарке Рогачево. Картофель обрабатывали раз в неделю в течение шести месяцев. В итоге рост фитопатогенных бактерий на клубнях снизился в 10–12 раз.
«Предосторожности на картофельных складах — например, низкая температура, —не могут дать стопроцентную гарантию сохранности урожая. Во время эксперимента на контрольных хранилищах значительных вспышек болезни тоже не случилось, поэтому в дальнейшем мы хотим понять, какая именно концентрация бактерий и в каких условиях приводит к порче картофеля. Мы успешно протестировали технологию для защиты урожая и разработали удобный и быстрый метод мониторинга популяции бактериофагов, чтобы их можно было использовать в промышленных масштабах», — прокомментировал Александр Игнатов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
