Непатогенный штамм фузариума защищает бананы от фузариозного увядания

В прошлом веке фузариозное увядание стало причиной исчезновения сорта бананов Гро-Мишель, по вкусу намного превосходившего распространенную в настоящее время подгруппу сортов Кавендиш. Однако и Кавендиш находится под угрозой исчезновения из-за штамма 4 Fusarium (Tropical Race 4, TR4), появившегося в 1960-х. Пока замены этим сортам нет, и ученые ищут способы сдерживания эпидемии фузариозного увядания. Исследователи из Нидерландов и Колумбии показали, что резистентность к TR4 можно вызвать, инокулировав бананы непатогенным штаммом R1 Fusarium. При инокуляции корни растений погружали в раствор с грибком на 30 минут.

Авторы анализировали повреждения растений, вычисляя индексы заболевания (disease indexes, DIs) для оценки эффективности инокуляции. При заражении TR4 DIs всех растений превышали 50%, однако после инокуляции R1 достигали только 20%. Если сначала заразить бананы патогенным штаммом, а затем инокулировать, то подобного эффекта не наблюдается. Защитный эффект от инокуляции длился до десяти дней.

Также исследователи проверили, влияют ли pH почвы или уровень азота на действие инокуляции. Оказалось, что не влияют: инокуляция снижала тяжесть симптомов фузариозного увядания при всех исследуемых уровнях pH и азота.

После этого авторы проанализировали изменения уровней РНК в корнях банана после инокуляции и заражения. При заражении TR4 увеличились уровни экспрессии 207 генов и снизились уровни экспрессии 79, инокуляция R1 привела к усилению экспрессии 99 генов и ослаблению экспрессии 205. Инокуляция R1 с последующим заражением TR4 увеличили экспрессию 284 генов и уменьшили экспрессию 240. Всего вмешательства привели к изменению уровней экспрессию 1023 генов.

При любом вмешательстве в течение двух дней увеличивалась экспрессия белков, подобных хитиназе 6 и β-1-3-эндоглюканазе, а также в течение одного дня усиливалась экспрессия белков, подобных пероксидазе и фенилаланинаммонийлиазе. То есть защитные системы растений активировались и при заражении, и при инокуляции непатогенным штаммом. Активировались некоторые гормональные сигнальные пути, особенно сильно — этиленовый. Авторы отмечают также рост уровней экспрессии нескольких генов, ассоциированных с синтезом гиббереллинов и ответом на жасмонаты.

Ученые отмечают, что в полевых условиях такой подход использовать для защиты растений нельзя. Поэтому они исследуют молекулярные механизмы защиты для поиска альтернативных способов активации системной резистентности.