Генетична модифікація захистить цитрусові від хвороби позеленення

Diaphorina citri. Поширення цієї маленької (2 - 3 мм) тлі загрожує багатомільярдними збитками.


Після десяти років роботи, спрямованої на створення засобів боротьби з хворобою рослин - позеленінням цитрусових (викликається бактерією Candidatus Liberibacter), дослідники з Інституту харчової промисловості та сільськогосподарського виробництва при університеті штату Флорида (University of Florida's Institute of Food and Agricultural Sciences) створили генетично модифіковані цитрусові дерева з підвищеною стійкістю до позеленення і, в перспективі, іншим хворобам - некрозу плодових дерев і чорної плямистості. Широке впровадження нових сортів може початися через кілька років.


Геноми цитрусових були секвеновані в 2011 році, після чого почалася робота зі створення генетичних модифікацій, спрямованих на створення стійких до хвороб сортів. Джуд Гроссер (Jude Grosser), професор генетики клітин рослин у центрі вивчення цитрусових IFAS, і Манжул Датт (Manjul Dutt), науковий співробітник центру вивчення цитрусових, скористалися для цього виділеним з арабідопсису геном. Були отримані дерева, які володіють підвищеною стійкістю до позеленіння. Це виражається зниженням тяжкості захворювання в разі зараження, але кілька дерев, посаджені поруч з великою кількістю уражених дерев, залишилися незайманими інфекцією (експеримент тривав 36 місяців). Звіт про дослідження опубліковано в журналі PLOS ONE.

«Підвищення врожайності цитрусових за допомогою методів традиційної селекції - складний і трудомісткий процес через довгу ювенільну фазу цитрусових, яка може варіюватися від чотирьох до дванадцяти років, - говорить Гроссер. - Вдосконалення цитрусових за допомогою генної інженерії, як і раніше, найшвидший спосіб поліпшення існуючих сортів цитрусових і є ключовим компонентом стратегічного прийняття стратегічного університерії щодо прийняття, Флори, рослин».

Позеленення цитрусових може зруйнувати виробництво цитрусових у Флориді (ринок оцінюється більш ніж в 10 млрд доларів). Бактерія проникає в дерево через комаху-паразита - крихітна Азіатська цитрусова тля (Diaphorina citri) висмоктує з листя сік і заражає дерево. Бактерії поширюються по дереву через флоему. Хвороба виснажує дерево, пошкоджує його коріння, плоди виростають зеленими і деформованими, непридатними для продажу і навіть для виробництва соку. Заражені рослини зрештою гинуть, і хвороба вже торкнулася мільйонів цитрусових дерев у Північній Америці.

Позеленення цитрусових було вперше виявлено у Флориді в 2005 році. За оцінками центру вивчення цитрусових, Флорида втратила понад 40 000 га посадок цитрусових, що коштувало індустрії 3,6 млрд доларів за період з 2007 року.

Дослідницька команда Гроссера і Датта використовувала сорти апельсинів Валенсія і Гамлін і створила рослини з модифікованим механізмом системної набутої стійкості (Systemic acquired resistance, SAR). Вона забезпечує захист проти широкого спектру мікроорганізмів і пов'язана з виробленням анти-патогенних білків. Раніше були створені трансгенні рослини з модифікованою SAR, які можуть захистити себе від некрозу плодових дерев.

Стійкість до позеленення оцінювалася двома способами.


По-перше, кілька сотень дерев (клонів кількох незалежних ліній трансгенних рослин) перебували протягом двох років у теплицях з великою кількістю тлі - переносника Candidatus Liberibacter. Дерева регулярно підрізали і удобрювали, щоб стимулювати зростання листя. Ці дерева перевірялися кожні шість місяців протягом двох років на наявність позеленіння. Комахи також перевірялися в ході даного дослідження на присутність хвороботворних бактерій.

Приблизно 45% дерев, які отримали ген арабідопсису, виявилися здатні протистояти позеленінню. У трьох трансгенних лініях бактерія не була виявлена взагалі. Дерева з контрольної групи були вражені озелененням протягом шести місяців і залишалися хворими протягом усього терміну дослідження.

У другому паралельні дослідженні, відібрані трансгенні та контрольні дерева були клоновані, вирощені і посаджені в областях, де 90% дерев заражені позеленінням. Ці дерева аналогічно обстежувалися кожні шість місяців протягом трьох років на наявність Candidatus Liberibacter.

У цьому дослідженні три трансгенні лінії залишалися здоровими, росли і випускали нові втечі, незважаючи на те, що періодично заражалися Candidatus Liberibacter. Придбана стійкість дозволила деревам побороти інфекцію.

«На додаток до стійкості до позеленення, ця трансгенна лінія потенційно може захистити наші дерева від інших небезпечних для цитрусових грибкових і бактеріальних хвороб, таких як некроз і чорна плямистість», - говорить Датт.

Наступним кроком команди буде впровадження гена, що захищає від позеленення, в інші комерційні сорти і підвої, звичайні для Флориди. Крім того, дослідники повинні забезпечити стійкість рослин до бактерії, засновану на зовсім іншому механізмі. Це запобігатиме можливості зміни бактерії та подолання нею захисту рослини. Таким чином, мине кілька років, перш ніж нові сорти дерев будуть доступні для комерційного використання.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND