Картофель спасают от гнили вирусами
Ученые из Института биоорганической химии РАН нашли способ уберечь картофель от мягкой гнили, уничтожающей урожай на складах. Если проблему не решать, продукт быстро превращается в тонны вонючей жижи. Специалисты предложили обрабатывать картошку бактериофагами (вирусами, которые заражают не людей, а бактерии). После такой процедуры продукт дольше сохраняет вкус и товарный вид как в хранилище, так и на полках магазина. После атаки на гнилостных микробов фаги биодеградируют: их ДНК распадается на части.
Причина мягкой гнили картофеля — пектобактерии. Во время выращивания корнеплода вызванное ими заболевание — так называемая черная ножка — проявляется далеко не всегда. Очень часто пектобактерии в латентно зараженных клубнях поступают на склады, где процессы гниения могут развиваться стремительно. Российские ученые из Института биоорганической химии (ИБХ) РАН нашли способ борьбы с вредоносными микроорганизмами: их убивают с помощью вирусов.
— У бактерий, как и у всех живых существ на Земле, есть собственные вирусы. Их часто называют бактериофагами (пожирателями) — в отличие от большинства других вирусов они напрямую уничтожают своего «хозяина». Зараженный микроб лопается, из него освобождаются многие десятки новых вирусных частиц и начинают поиск следующих мишеней, — рассказал «Известиям» руководитель лаборатории молекулярной инженерии ИБХ Константин Мирошников.
Этот метод — фаготерапию или фагоконтроль — с различным успехом много лет применяют в медицине. Главная сложность при его использовании — очень высокая избирательность бактериофагов. Поэтому первой задачей ученых было определить, с чем конкретно нужно бороться.
— Это оказалось сложнее, чем мы планировали. Патогены растений изучены хуже, чем человеческие. А в нашем случае одинаковое по названию и симптомам заболевание могут вызывать семь близких, но все же разных пектобактерий. Те или иные типы могут доминировать в зависимости от природных условий. Мы обнаружили целый зоопарк организмов. Но в конце концов удалось систематизировать наиболее часто встречающиеся пектолитические бактерии, — рассказал Константин Мирошников.
Дальше ученым нужно было выделить фаги, убивающие ту или иную группу бактерий, выбрать наиболее активные и стабильные, наладить их культивирование, очистку и хранение. Эффективность лечения мягкой гнили проверяли в условиях лаборатории, теплицы и картофелехранилища.
— Сформирован первичный набор из 22 бактериофагов, в действенности и безопасности которых мы уверены. Суммарно они борются примерно с 80% возможных вариантов возбудителей мягкой гнили в России. Поиск бактериофагов будет продолжен, — сообщил Константин Мирошников.
Новый метод биозащиты уже нашел практическое применение. В этом году индустриальный партнер ИБХ РАН — агропарк «Рогачево» предоставляет ученым для испытаний один из складов на несколько тысяч тонн товарного картофеля. Там они будут подбирать технологию нанесения фаговых препаратов и их дозировку.
Руководитель аппарата картофельного союза Татьяна Губина считает, что разработка ученых будет принята рынком. Но необходимо убедиться в отсутствии побочных эффектов при ее использовании.
— Любая находка в сфере защиты картофеля от бактериоза будет востребована, если она работает. Однако надо помнить, что и сами бактерии, и вирусы, которые их убивают, — это живые организмы. При их взаимодействии неизбежно возникнут мутации, поэтому новый метод должен сначала доказать свою безопасность, — уверена Татьяна Губина.
Считается, что для обеспечения продовольственной безопасности в России необходимо выращивать не менее 25 млн т картофеля в год. Показатель последних лет — примерно 30 млн т. Однако по разным данным около 20% урожая корнеплода гибнет — и оставшееся количество меньше необходимого минимума. Если обработке подвергать хотя бы те 8 млн т, которые собирают в сельхозобъединениях и крупных фермерских хозяйствах, это может сместить баланс в положительную сторону, уверены авторы исследования.
Проект поддержан грантом Российского научного фонда (РНФ), он стартовал в 2016 году и должен завершиться в этом, на его реализацию планируется затратить до 18 млн рублей. Результаты работы предоставлены научным журналам Genome Announcements и Archives of Virology.
