Бактерии родов Pectobacterium и Dickeya вызывают мягкую гниль, из-за которой ежегодно теряют до 30% урожая картофеля. Химическая обработка хранилищ может быть опасна, поэтому ученые предложили бороться с патогенами при помощи безвредных для людей вирусов-бактериофагов.
Против болезней растений агрономы используют фаговые коктейли, или смеси различных бактериофагов. Они помогают сократить экономические потери из-за порчи продукции.
«Чтобы применять фаговый коктейль против мягкой гнили в промышленных масштабах, нужно ответить на множество вопросов по геномике бактерий Pectobacterium и вирусов, которые специализируются на них, лучше понять молекулярно-биологические основы их взаимодействия.
Также нужно разобраться с техническими деталями — производством коктейля и формой его применения и получить разрешения на законодательном уровне. Наше исследование поможет решить эти проблемы», — рассказал доктор биологических наук Александр Игнатов, профессор агробиотехнологического департамента Российского университета дружбы народов.
Биологи РУДН, Исследовательского центра «ФитоИнженерия», Института биоорганической химии им. Овчинникова и Шемякина РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова собрали пораженные образцы картофеля из промышленных хранилищ, чтобы определить основные патогенные бактерии.
Штаммы различали при помощи ПЦР-теста и по вариациям в последовательности гена 16S рРНК.
Ученые выяснили, что штаммы, которые по внешнему виду относились к Pectobacterium carotovorum, на самом деле принадлежали к недавно определенному виду Pectobacterium versatile. Кроме него, самыми распространенными оказались штаммы Pectobacterium brasilense и Pectobacterium polaris, которые часто встречаются на полях Центральной и Восточной Европы.
А вот Pectobacterium atrosepticum и представителей рода Dickeya, которые вызвали вспышки заболеваний в начале двухтысячных годов, в образцах не оказалось.
Микробиологи протестировали на этих штаммах 50 бактериофагов и отобрали самые эффективные разновидности. При этом ученые по геномым последовательностям определили вирусы, которые будут уничтожать бактерии, а не просто заражать их, встраиваться в их геном и переходить в «спящий режим».
Коктейль проверили в промышленном хранилище картофеля в Агропарке Рогачево. Картофель обрабатывали раз в неделю в течение шести месяцев. В итоге рост фитопатогенных бактерий на клубнях снизился в 10–12 раз.
«Предосторожности на картофельных складах — например, низкая температура, —не могут дать стопроцентную гарантию сохранности урожая. Во время эксперимента на контрольных хранилищах значительных вспышек болезни тоже не случилось, поэтому в дальнейшем мы хотим понять, какая именно концентрация бактерий и в каких условиях приводит к порче картофеля.
Мы успешно протестировали технологию для защиты урожая и разработали удобный и быстрый метод мониторинга популяции бактериофагов, чтобы их можно было использовать в промышленных масштабах», — отметил Александр Игнатов
Результаты опубликованы в журнале Viruses.