Owoce odporne na grzyby dzięki badaniom nad białkami
Botrytis cinerea (grzybowiec szary) i Monilinia fructicola to dwa gatunki grzybów, które powodują gnicie i psucie się produktów rolnych po zbiorze. Grzyb z gatunku Botrytis cinerea cieszy się złą sławą z powodu atakowania truskawek, winogron, kiwi, pomidorów, papryki i sałaty. Z kolei Monilinia fructicola powoduje gnicie owoców pestkowych, takich jak brzoskwinie, nektarynki, wiśnie, czereśnie, morele i migdały. Szacuje się, że szkody gospodarcze powodowane przez oba grzyby na całym świecie wynoszą ponad 2 mld euro rocznie. Sektor rolny coraz intensywniej poszukuje alternatyw dla chemicznych fungicydów, aby zwalczać te szkodniki. Jest to po części związane z obawami o środowisko, ale także ze spadkiem skuteczności środków chemicznych ze względu na coraz większą oporność grzybów. „Jednym z rozwiązań tego problemu jest stworzenie upraw odpornych na grzyby, ale nie jest to łatwe, ponieważ choroby roślin są zależne od wielu czynników genetycznych i środowiskowych”, tłumaczy Jan van Kan, adiunkt w Laboratorium Fitopatologii holenderskiego Uniwersytetu w Wageningen i koordynator finansowanego przez UE projektu NECROFUNGI. „Na podatność owoców na infekcję wpływa także ich dojrzewanie, a cechy choroby mogą się szybko zmieniać podczas wykonywania testów na zakażenie. Oznacza to, że bardzo trudno jest uzyskać powtarzalne wyniki”.
Poszukiwanie białek grzybów
Celem projektu NECROFUNGI było sprostanie temu wyzwaniu dzięki badaniu biologicznej funkcji białek. Zarówno grzyby z gatunku Botrytis cinerea, jak i Monilinia fructicola wytwarzają i wydzielają białka, które pomagają im atakować rośliny żywicielskie. „Wiedzieliśmy, że jeśli uda nam się zidentyfikować białka, które odgrywają rolę w infekowaniu roślin, moglibyśmy je wykorzystać do udoskonalania upraw”, mówi van Kan. „Nasze prace oparliśmy na roboczej hipotezie zakładającej, że reakcje roślin na samo białko byłyby bardziej przewidywalne, co ułatwiłoby tworzenie odmian roślin odpornych na grzyby”. Badania w ramach projektu przeprowadzono dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”, co pozwoliło hiszpańskiej badaczce Laurze Vilanova Torren, specjalizującej się w interakcjach pomiędzy owocami a patogenami po zbiorze, nawiązać współpracę z van Kanem na Uniwersytecie w Wageningen.
Uprawa roślin bez pestycydów
Naukowcom udało się wysekwencjonować genom Monilinia fructicola (genom Botrytis cinerea został zsekwencjonowany już wcześniej), dzięki czemu mogli zidentyfikować białka wytwarzane przez grzyby. Następnie wyprodukowali je w laboratorium z użyciem drożdży. „Szybkie złożenie i precyzyjna adnotacja sekwencji genomu grzyba Monilinia miały kluczowe znaczenie dla powodzenia naszych badań”, dodaje van Kan. „Poza tym udało nam się opracować test na porażenie roślin tym grzybem w warunkach laboratoryjnych na przykładzie liści brzoskwini. W ten sposób zyskaliśmy możliwość wywoływania powtarzalnych infekcji, czego nie udałoby się osiągnąć podczas badań bezpośrednio w sadzie”. Van Kan twierdzi, że badania nad uprawami sezonowymi, takimi jak brzoskwinie i morele, są dużym wyzwaniem, ponieważ eksperymenty na liściach czy owocach można prowadzić tylko przez 3–4 miesiące w roku. Jednak udane rezultaty projektu NECROFUNGI będą mogły być wykorzystywane do dalszych badań, nie tylko na Uniwersytecie w Wageningen, ale także w hiszpańskim ośrodku badawczym IRTA Lleida. Po zakończeniu projektu Vilanova otrzymała propozycję pracy w ośrodku, gdzie będzie kontynuowała badania nad grzybami z rodzaju Monilinia. Jej celem jest zdobycie większej wiedzy na temat biologii tych szkodników roślin i zidentyfikowanie białek grzybów, które będą przydatne w hodowli nowych odpornych odmian roślin, takich jak brzoskwinie, morele i nektarynki. „Podobne projekty są realizowane na Uniwersytecie w Wageningen dla innych gatunków grzybów z rodzaju Botrytis – jednego porażającego cebulę oraz drugiego atakującego lilie”, mówi van Kan. Van Kan ma nadzieję, że wiedza biologiczna zebrana w ramach projektu NECROFUNGI pomoże przedsiębiorstwom hodowlanym tworzyć rośliny odporne na zakażenia wywoływane przez grzyby. „Ten cel uda nam się osiągnąć za kilka, jeśli nie kilkadziesiąt lat”, mówi. „Ale jest to jedna z niewielu strategii, jakie możemy wykorzystać do ograniczenia ilości pestycydów stosowanych do zwalczania chorób po zbiorze, z którymi borykamy się od kilkudziesięciu (w przypadku porażeń grzybami z rodzaju Monilinia), a nawet tysięcy lat (w przypadku Botrytis)”.
Słowa kluczowe
NECROFUNGI, owoce, rośliny, grzyby, Botrytis, Monilinia, pestycydy, fungicydy, zbiory, rolnictwo, białka, biologiczny
