Фото Красохиной С.И.
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли борются с оидиумом винограда с помощью технологии, называемой РНК-интерференцией (RNAi), также известной как подавление генов при помощи малых молекул РНК. Технология контролирует заболевание оидиумом, прекращая производство определенных белков, которые позволяют грибнице возбудителя расти на виноградном растении.
У оидиума винограда появился новый противник - передовая технология, которая снижает способность возбудителя этой болезни поражать виноград.
Полезно знать:
Почему отдельные годы благоприятнее для развития оидиума
Оидиум: насколько важен инфекционный фон для перезимовки кустов винограда
«У оидиума меньше шансов выработать устойчивость к этой технологии по сравнению с традиционными фунгицидами, и это снижает потребность в применении химических фунгицидов», - сказала Мэри Вайлдермат (Mary Wildermuth), доцент кафедры биологии растений и микробиологии Калифорнийского университета в Беркли, изучающая как «выключить» режим заражения плесенью.
Основное финансирование проекта поступило от Американского фонда виноградников (AVF) и Национального научного фонда. Председатель AVF Тони Стивен (Tony Stephen) сказал, что организация «поддерживает инновационные исследования в области виноградарства и виноделия и считает, что работа доктора Вайлдермат представляет собой новаторскую технологию, которая позволит производителям винограда бороться с оидиумом, не полагаясь на фунгициды».
Читайте также: Исследования американских ученых позволят лучше контролировать оидиум
Как это работает
Технология, используемая командой Вайлдермат, эффективно мешает производству определенных белков, которые позволяют грибнице оидиума расти на растениях. Она работает на генетическом уровне, вмешиваясь в рибонуклеиновую кислоту-мессенджер или мРНК, которая нужна плесени для преобразования своей ДНК в определенные белки. Это дало технологии название: РНК-интерференция.
Исследователи выполнили эту задачу с помощью специально разработанных молекул, известных как двухцепочечная РНК, которые проникают в клетки плесени и превращаются в более мелкие молекулы, называемые малыми интерферирующими РНК или микроРНК. Эти микроРНК связываются с целевой мРНК плесени - и только с целевой мРНК - и расщепляют ее на части, что останавливает путь образования белков. Другими словами, «он использует преимущества процесса, который уже существует в биологии возбудителя оидиума», - сказала Вайлдермат.
Она и ее исследовательская группа изучают взаимодействие оидиума и растений-хозяев более 15 лет. В последние годы Вайлдермат и ее коллеги пытались разработать технологию нанесения РНК-интерференции с помощью опрыскивания или другого местного действия для использования против оидиума винограда.
Чтобы заставить методику работать, им сначала потребовалось детальное изучение генетического материала мучнистых рос растений. Для этой цели Вайлдермат возглавила международное сотрудничество с Объединенным институтом генома Министерства энергетики для получения последовательностей генома для 11 различных видов настоящей мучнистой росы, каждый из которых поражает разные виды растений.
Параллельно с этим ее команда провела анализ рынка с помощью студентов Школы бизнеса Haas Калифорнийского университета в Беркли и программы изучения клиентов/рынка Национального научного фонда, чтобы помочь выявить мучнистую росу, которая больше всего требует внимания.
Мучнистая роса винограда (оидиум, возб. Erysiphe necator) явно нуждалась в повышенном внимании.
Фото Красохиной С.И.
«Отчасти причина выбора этого вида заключается не только в том, что Калифорния является третьим по величине производителем винограда в мире… но также и в том, что 90% пестицидов, используемых для выращивания винограда, приходится на лечение кустов от оидиума», - сказала Вайлдермат. «И поскольку мы находимся в Калифорнии и в Калифорнийском университете в Беркли, у нас здесь прекрасные связи с производителями здесь, учеными, научными специалистами и консультантами по виноградарству. Это позволяет нам понять потребности производителей, чтобы убедиться, что наш подход соответствует их требованиям».
Оттуда исследователи протестировали метод РНК-интерференции, наносимый опрыскиванием, против того же белка мучнистой росы, который находится в перекрестии фунгицидов ингибитора деметилазы (DMI). Белок - стеролдеметилаза - имеет решающее значение для роста мучнистой росы.
«Пестициды DMI нацелены на этот белок, связываясь с ним и ингибируя его, (и) мучнистая роса развивает устойчивость к DMI и другим классам химических фунгицидов, ограничивая их эффективность и вынуждая производителей искать новые решения для борьбы с мучнистыми росами», - сказала Вайлдермат. «Однако подход с использованием местной РНК-интерференции имеет совершенно другой механизм действия, который с меньшей вероятностью приведет к выработке устойчивости к ней у мучнистой росы».
Лаборатория в поле
Благодаря этому успеху исследователи разработали и протестировали siRNAs (малые интерферирующие РНК), чтобы вывести из строя несколько других белков-мишеней. Их испытания в теплицах показали, что местная РНК-интерференция «явно и значительно снижает заболевание мучнистой росой по сравнению с необработанными растениями.
Сейчас приоритетом работы команды является оценка и оптимизация технологий в полевых условиях. По оценкам ученых, продукт РНК-интерференции может стать доступным для производителей через три-пять лет. «Это не может произойти достаточно скоро, нужны дополнительные исследования», - сказала Вайлдермат.
«Это решает проблему», - сказала она. «Мы сможем добавить новый способ действия и решение в набор инструментов производителя для борьбы с оидиумом».
Страны Европы и Азии ограничивают использование определенных фунгицидов и применяют более строгие требования к максимально допустимым уровням (МДУ) пестицидов в ягодах винограда и других продуктах сельскохозяйственного производства.
«Наш подход совместим с этими требованиями, потому что разработанная двухцепочечная РНК специфична для мишени мучнистой росы, РНК является естественным соединением и разлагается в результате естественных жизненных процессов», - сказала Вайлдермат.
По словам Вайлдермат, исследователи надеются расширить свою работу на другие виды мучнистой росы, например, на розы, дыни, тыкву, вишню и яблони, сказала. На данный момент, однако, основное внимание уделяется мучнистой росе (оидиуму) винограда.
«Актуальные РНК-интерференции должны быть эффективным, надежным и безопасным методом борьбы с мучнистой росой, поэтому я призываю виноградарей и дальше сотрудничать с нами, чтобы мы могли сделать то, что именно им нужно для борьбы с оидиумом», - сказала она. «Я была так впечатлена производством винограда и вина и их открытостью к обмену информацией и работе с нами, потому что чем больше мы знаем о деталях того, как все работает в этой области, тем больше мы можем гарантировать, что наш продукт именно то, что нужно, то, что они хотят от нас получить».
by Лесли Мерц (Leslie Mertz)
Еще почитать:
Советы для ранней диагностики оидиума на винограднике
Устойчивость винограда к фунгицидам – растущая проблема
Новые технологии для выявления оидиума на ранних стадиях
11 советов, как победить грибковые болезни винограда
К вопросу об устойчивости к оидиуму некоторых сортов на коллекции ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко
