Порятунок від бананової чуми треба шукати в здоров'ї ґрунту

Чи принесе Панамська хвороба TR4 смерть всієї бананової індустрії або корисні бактерії зможуть здолати патогенний гриб, з'ясовують вчені.

Серед патологів рослин всі знають історію фузаріозного в'янення банана( FWB), також відомого як Панамська хвороба.

До 1950-х років сорт Гро Мішель домінував у структурі вирощуваних бананів у всьому світі, поки не з'явився руйнівний ґрунтовий гриб, а саме Fusarium oxysporum f. sp. Cubense (Foc) (раса 1). На щастя, був виявлений стійкий сорт "Кавендіш".

Отже, через його стійкість до Рас 1 і 2 Foc (Foc R1 і R2), «Кавендіш» повсюдно використовувався для заміни Гро Мішель, чий унікальний фруктовий смак став практично далеким спогадом.

Глобальна бананова промисловість жила спокійно до 1990-х років, коли виникла нова напасть - штам foc, вірулентний по відношенню до «Кавендіша», раса 4 (R4).

Вперше виявлена на Тайвані, раса Foc 4 (R4) швидко поширилася на Країни Південно-Східної Азії (наприклад, Індонезію, Малайзію та Філіппіни), Китай, Північну Австралію, Індію, Пакистан, країни Близького Сходу (Йорданію, Ізраїль та Ліван) і досягла Африки.

Далі штами R4 далі поділяються на тропічну расу 4 (TR4) і субтропічну расу 4 (STR4) на підставі доказів того, що остання група вимагає наявності факторів, таких як низькі температури, щоб викликати захворювання.

В даний час Foc TR4 присутній в 19 з 135 країн-виробників бананів, що викликає значний інтерес з боку світових засобів масової інформації та наукової спільноти.

Зараз банани є найбільш виробленими фруктами на землі (в 135 країнах) і основним продуктом харчування для приблизно 400 мільйонів чоловік у всьому світі. Площі під бананами ростуть, тим більше, що згідно зі сценарієм зміни клімату, підвищення температури зробить умови для вирощування культури в субтропічних і тропічних високогір'ях більш сприятливими.

За оцінками, до 2070 року площа земель, придатних для вирощування бананів, збільшиться на 50%.

На даний момент різновиди Кавендіша покривають близько 40% світового виробництва (експортна торгівля становить 15% світового виробництва), і цілком можуть бути єдиними бананами, присутніми на полицях супермаркетів країн, які не є виробниками, оскільки вони домінують в експортній торгівлі на суму 12 мільярдів доларів США.

Таким чином, очевидно, що економічні наслідки Другої епідемії вогнища зараження будуть більш драматичними, ніж перша. Як було продемонстровано в минулому на прикладі бананової чуми Foc R1, генетична стійкість господаря-найкращий спосіб боротися з вірулентним штамом. Однак поки немає комерційних сортів, що демонструють ефективну стійкість до Foc R4, хоча ведуться активні дослідження по селекції на стійкість і, крім звичайного розведення і скринінгу генотипів, було розроблено кілька мутантних і трансгенних бананів. Джерела стійкості до FOC TR4 виявлені у диких родичів бананів.

У дослідницькому проекті MUSA (фінансування за програмою Horizon 2020) вивчається стійкий захист бананових культур від трьох основних біотичних обмежень: фузаріозного в'янення, нематоди і бананового довгоносика. Проект MUSA цілісно охоплює комплексні методи боротьби зі шкідниками, засновані на мікробних консорціумах і доступній зародковій плазмі бананів, включаючи недавно розроблені елітні гібриди

Foc особливо важко контролювати по ряду причин: (а) це ґрунтовий гриб з тривалим виживанням в ґрунті (більше 20 років) навіть при відсутності рослин-господарів або у альтернативних господарів, які не обов'язково проявляють симптоми хвороби; (b) будучи патогеном судин, він уникає контакту із засобами боротьби (наприклад, несистемними фунгіцидами) як тільки проникає в рослину; (c) він може поширюватися через вегетативний матеріал для розмноження бананів, ґрунт, зрошувальну воду і т. д.; (d) бананова монокультура, особливо сорти Кавендіш у випадку FOC TR4, сприяє поширенню патогена.

В цілому фунгіциди забезпечили незадовільні рівні контролю. In vitro токсичність проти Foc була доведена для фосфонату, амбукової кислоти, оловоорганічних манделатів, карбендазиму, карбоксину, пропіконазолу, беномілу та дифеноконазолу.

In planta лише в кількох наукових статтях повідомляється про значний контроль захворювань за допомогою фунгіцидів (наприклад, карбендазиму) або індукторів резистентності (наприклад, індолуксусна кислота і Менадіон бісульфіт натрію).

З історичної точки зору біоконтроль фузаріозного в'янення вивчається більше 70 років.

Дослідження показали, що ділянки, що пригнічують хворобу, містять багаті і різноманітні мікробні спільноти і, можливо, більшу кількість антагоністичних членів, як це спостерігалося для стрептоміцетів.

Більш того, відмінності в складі цих спільнот корелювали з придушенням хвороби (велика кількість Acidobacteria) або провідністю (велика кількість Bacteroidetes) ґрунту.

Маніпуляції з мікробіотою ризосфери банана шляхом введення добре охарактеризованих антагоністів окремо або в поєднанні з органічними добавками (біоорганічні добрива) вже дали дуже багатообіцяючі результати проти FOC TR4 в Китаї.

Антибіоз-один з основних механізмів, якими володіють необхідні ґрунтові бактерії, тому початковий відбір ґрунтується на оцінці єдиної антимікробної активності проти патогена, в той час як інші механізми вивчаються пізніше, можливо, після того, як ефективність буде продемонстрована, по крайній  мірі, в контрольованих умовах

Ендофіти і штами Trichoderma spp., Pseudomonas spp. і Bacillus spp. були найбільш вивченими, за ними слідують арбускулярні мікоризні гриби.

Цікаво, що деякі з звітів були зосереджені на інокуляції бактеріями на стадії розмноження бананових рослин in vitro.

Культивування бананової тканини широко використовується як джерело посадкового матеріалу, вільного від патогенів.

Оскільки проростки бананів, отримані за допомогою цих схем мікророзмноження, більш сприйнятливі до хвороб через відсутність природної мікробіоти, повторне впровадження ендофітних і ризосферних мікроорганізмів для захисту рослини від подальших проблем з боку Foc є підходом, який вже дав відмінні результати. У двох польових випробуваннях штами ендофітів і ризобактерій призвели до контролю фузаріозного в'янення бананів на 78% і значно більш високій вазі грона.

Також читайте:

• Американські науковці розробляють нові сорти рослин з глибоким корінням для порятунку планети
• Штучний інтелект навчився перевіряти сяйво насіння томата і моркви
• Швейцарські вчені розробили метод виробництва електрики з дерева
• Заявка про порятунок клімату і ґрунту стала несподіваним кроком від творців культур ГМО