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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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”.
