Ученые придумали, как защитить томаты от опасного грибка

Дальневосточные ученые представили инновационный препарат, созданный на основе молекул РНК, который предназначен для защиты сельскохозяйственных культур от грибка альтернарии. Этот патоген нередко поражает томаты, картофель, злаковые и другие растения, заметно снижая их урожайность и ухудшая качество продукции. По информации пресс-службы Российского научного фонда, серия экспериментов показала, что применение нового состава позволяет уменьшить площадь поражения листьев в три раза, а по эффективности разработка в ряде случаев превосходит привычные химические средства защиты растений.

Разработка особенно актуальна для регионов, где сельское хозяйство сталкивается с высокой влажностью и теплым климатом, поскольку именно в таких условиях грибковые инфекции распространяются быстрее всего. Томаты, как одна из самых востребованных овощных культур в мире, особенно уязвимы перед подобными заболеваниями, что делает поиск современных и безопасных методов защиты крайне важным. Традиционные фунгициды не всегда обеспечивают достаточный результат, а также могут иметь ограничения, связанные с экологическими последствиями и устойчивостью возбудителей.

Новый подход на основе РНК открывает перспективы для более точечного и эффективного воздействия на патоген. Такие технологии рассматриваются как одно из наиболее перспективных направлений в современной агробиологии, поскольку позволяют бороться с болезнью адресно, не нанося лишнего вреда самим растениям и окружающей среде. Если дальнейшие испытания подтвердят полученные результаты, препарат может стать важным инструментом для повышения урожайности и снижения потерь в сельском хозяйстве.

Переписанный текст:

Грибные заболевания остаются одной из самых серьезных угроз для сельского хозяйства, поскольку они способны быстро распространяться и наносить значительный ущерб урожаю. Одним из наиболее опасных патогенов, поражающих томаты, картофель, злаки и множество других культур, является грибок Alternaria alternata. Этот возбудитель вызывает некрозы — отмирание отдельных участков листьев и стеблей, ослабляет растения, ухудшает их рост и нередко приводит к полной гибели посевов. Особенно опасно то, что инфекция может развиваться скрытно, а первые заметные признаки часто появляются уже тогда, когда растение серьезно повреждено.

Традиционно для борьбы с альтернариозом используют химические фунгициды, однако у такого подхода есть существенные недостатки. Активные вещества могут накапливаться в почве, попадать в подземные воды и нарушать экологическое равновесие, создавая дополнительную нагрузку на окружающую среду. Поэтому ученые все активнее ищут более безопасные и точные методы защиты растений, которые воздействуют именно на патоген, не нанося вреда экосистеме.

Исследователи из Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН во Владивостоке и Дальневосточного федерального университета разработали новые препараты на основе двухцепочечных РНК. Такой подход относится к современным биотехнологическим методам защиты растений и позволяет целенаправленно подавлять жизнедеятельность грибка. По данным специалистов, созданные средства эффективно тормозят рост Alternaria alternata, открывая перспективы для более экологичной и безопасной борьбы с этим опасным патогеном.

Появление подобных разработок особенно важно для устойчивого сельского хозяйства, поскольку они могут снизить зависимость от агрессивных химикатов и помочь сохранить плодородие почв. В дальнейшем такие препараты могут стать частью комплексной системы защиты растений, сочетающей высокую эффективность с меньшим воздействием на природу.

Современные биотехнологические подходы все чаще рассматриваются как альтернатива химическим фунгицидам, поскольку позволяют точечно воздействовать именно на возбудителя болезни. Как сообщили в РНФ, молекулы РНК, примененные в качестве активного вещества, были созданы как копии трех генов, критически важных для жизнедеятельности грибных клеток: Tub2, TEF1a и Alt-a1. Именно эти гены ученые выбрали в качестве мишеней для подавления инфекции. Когда такой препарат распыляли на листья растений, уже зараженных грибком, РНК проникала в клетки патогена и связывалась с продуктами активности целевых генов, блокируя их работу. В результате останавливались процессы, необходимые для деления и роста грибка, что в конечном счете приводило к его гибели и прекращению распространения инфекции. Дополнительным преимуществом такого метода является его избирательность: поскольку указанных генов-мишеней нет в клетках растений, обработка не причиняла вреда самому растению, отмечают ученые. По мнению исследователей, подобные разработки могут в будущем стать основой для более безопасной и точной защиты сельскохозяйственных культур от грибковых заболеваний.

Современные методы защиты растений все активнее опираются на точные молекулярные подходы, позволяющие подавлять развитие инфекции без лишней нагрузки на растение. Предложенная технология была проверена на карликовых томатах, которые особенно удобны для лабораторных экспериментов благодаря своим компактным размерам и быстрому циклу роста. В РНФ отмечают, что уже через семь дней после обработки стало ясно: РНК, нацеленная на ген Alt-a1, показала наилучший результат и сильнее всего защитила растения от заражения. У таких томатов площадь пораженных участков на листьях оказалась в три раза меньше, чем у растений, которые обрабатывали обычной водой.

Не менее важными оказались и другие варианты РНК-препаратов. Образцы, направленные на гены Tub2 и TEF1a, тоже заметно ослабили развитие болезни: повреждение листьев снизилось в 1,8 и 2,2 раза соответственно. Это говорит о том, что даже при разных мишенях внутри патогена технология способна существенно уменьшать масштаб инфекции и замедлять разрушение тканей. Такой результат особенно ценен, поскольку он подтверждает перспективность метода для дальнейшего применения в растениеводстве и селекции устойчивых культур.

Дополнительный анализ показал, что у растений, обработанных РНК-препаратами, уровень хлорофилла — главного зеленого пигмента, отвечающего за фотосинтез, — сохранился почти таким же, как у здоровых томатов. Иными словами, патоген не сумел серьезно повредить клетки листьев и нарушить их работу. Сохранение хлорофилла означает, что растение продолжало нормально получать энергию от света и лучше сопротивлялось болезни. Таким образом, технология не только снижает видимые симптомы инфекции, но и помогает поддерживать жизнеспособность томатов на физиологическом уровне.

Современные научные исследования позволяют глубже понять особенности биологических процессов и выявить новые закономерности в мире живых организмов. Это особенно важно для изучения грибов, которые играют значимую роль в экосистемах, сельском хозяйстве и медицине. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ) и правительством Приморского края, опубликованы в журнале Journal of Fungi. Данная публикация отражает вклад российских ученых в развитие микологии и расширяет представления о разнообразии и свойствах грибных организмов. Такие работы создают основу для дальнейших открытий и практического применения полученных знаний.

Источник и фото - ria.ru