Modyfikacja genu podatności pomoże w opracowaniu zrównoważonych odmian ryżu
Oryza sativa, gatunek powszechnie znany jako ryż siewny, zajmuje drugie miejsce w światowej produkcji zbóż, ustępując tylko kukurydzy. Stanowi on podstawowe źródło pożywienia dla ponad połowy ludności na świecie. Wywoływana przez nekrotroficzny, przenoszony przez glebę patogen grzybiczy Rhizoctonia solani zaraza pochew liściowych jest najczęstszą chorobą ryżu, która wpływa na jego plony i jakość. Choroba ta budzi coraz większe obawy, szczególnie w przypadku zintensyfikowanych systemów produkcji. Początkowe objawy zazwyczaj pojawiają się na pochwach liściowych w postaci podłużnych, nasiąkniętych wodą zmian o zielonkawoszarym zabarwieniu. W miarę postępu choroby łączą się one, tworząc większe szarawobiałe plamy otoczone nieregularnymi obwódkami. Zmiany te zakłócają przepływ wody i składników odżywczych do wierzchołka liścia.
Alternatywne metody kontroli zarazy pochew liściowych
Szerokie wykorzystywanie odmian półkarłowych i intensywne stosowanie nawozów azotowych spowodowało gwałtowny wzrost występowania zarazy pochew liściowych ryżu. Nie powstały jeszcze odporne uprawne odmiany ryżu, dlatego główną metodą walki z tą chorobą jest stosowanie fungicydów. Ponadto brak zasobów genowych zapewniających odporność utrudnia realizację programów hodowli roślin. „Udało nam się rozpoznać potencjalny gen podatności ryżu, który może stać się narzędziem w budowaniu silnej i trwałej odporności o szerokim spektrum”, mówi Wladimir Tameling, koordynator projektu RiZeSisT, który uzyskał finansowanie z działania „Maria Skłodowska-Curie”. Gen podatności to każdy gen rośliny, który czyni ją podatną na zakażenie poprzez pośredniczenie w interakcjach z patogenami, co umożliwia ich rozwój i rozmnażanie. „Chcemy zmodyfikować funkcje genu podatności, aby w ten sposób ograniczyć zdolność patogenu do wywoływania choroby”, wyjaśnia Johanna Acevedo-Garcia, która otrzymała grant z działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Analiza molekularnych mechanizmów podatności na zakażenie R. solani
Acevedo-Garcia przeprowadziła testy biologiczne na oddzielonych od rośliny liściach, aby ocenić jej odpowiedź na obecność R. solani. Badaczka zaszczepiła odmiany ryżu grzybem, a następnie przy pomocy metody wykorzystującej mikrokomory przeprowadziła ilościową ocenę odporności. Ta sama metoda została wykorzystana w analizie sekwencjonowania RNA zakażonego ryżu, która wykazała wywołaną przez patogen redukcję i wzrost liczebności genów (odpowiednio 135 i 1 091 genów). Na podstawie uzyskanych wyników badaczka rozpoznała potencjalne geny podatności ryżu. Podczas analizy Acevedo-Garcia napotkała jednak pewne problemy z niektórymi izolatami R. solani pochodzącymi z publicznych zasobów genowych. Po przeprowadzeniu sekwencjonowania genomów odkryła ona, że nie były to izolaty R. solani, a inne mikroorganizmy. „Kolejnym wyzwaniem, z jakim musiałam się zmierzyć, było skuteczne dostosowanie testów biologicznych i uzyskanie wysoce odtwarzalnych wyników. Badania w tej dziedzinie nadal są rzadkością”, wyjaśnia Acevedo-Garcia. „Włożyliśmy wiele wysiłku w nasze prace i jesteśmy bardzo dumni, że stworzyliśmy solidne testy biologiczne wykorzystujące rośliny i pojedyncze liście, umożliwiające ocenę ich odpowiedzi na patogen”. Tameling podsumowuje: „Analiza funkcji genów podatności ryżu przygotowuje grunt pod rozwój skutecznej odporności na zarazę pochew liściowych. Nasze badania mogą wywrzeć duży wpływ na programy hodowli roślin, pomagając w tworzeniu ulepszonych odmian ryżu odpornych na działanie R. solani, co stanowi bezpieczną alternatywę dla metod chemicznych”.
Słowa kluczowe
RiZeSisT, ryż, zaraza pochew liściowych, gen podatności, R. solani, odmiany ryżu, test biologiczny, hodowla roślin, odporność o szerokim spektrum
